Problemas áico base

QuímicaAnalíticaD–Ácido-BaseParteII-15-16

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D - REACÇÕES ÁCIDO - BASE – 2.ª parte D.2.1. A 100 ml de uma solução 1.0 x 10-2 M em ácido clorídrico adicionaram-se 100

ml de uma solução 5.0 M em ácido acético. Calcular o pH da solução resultante.

Dados: Constante de ionização do ácido acético, Ka = 1.8 x 10-5

Solução.: pH = 2.02

D.2.2. A 25 ml de uma solução 0,2 M de HCl foram adicionados 25 ml de uma solução 0.1 M de NaOH. À solução resultante adicionaram-se 50 ml de ácido acético 2 M. Qual o pH final da solução?

Dados: Ka (ácido acético) =1.8 x 10-5 Solução.: pH = 1.59

D.2.3. Considere 25 ml de uma solução que contém uma mistura de HCl 0.120 M e ácido acético 0.080 M. a) Qual o valor de pH da solução.

b) Qual o valor de pH quando se adiciona 30 ml de uma solução de NaOH 0.1 M c) Qual o valor de pH quando se adiciona 50 ml de uma solução de NaOH 0.1 M

Dados: Ka (ácido acético) = 1.75x10-5 Solução.: a) pH = 0.920; b) pH = 3.1; c) pH = 8.59

D.2.4. Determine o pH numa mistura de 25 ml de ácido clorídrico 0.20 M e 25 ml de acetato de sódio 0.20 M. a) Considere que 20 ml da solução anterior é titulada com hidróxido de sódio

0.10 M. Qual o valor de pH no ponto de equivalência?

Dados: Ka (ácido Acético) = 1.8 X 10-5 Solução.: pH = 2.88; a) pH = 8.72

D.2.5.A 100 ml de uma solução de HCl 0.1 M adicionaram-se 80 milimoles de NaCOOH (formiato de sódio) e 80 mg de NaOH a) Calcular o pH da solução. b) Calcular o poder tampão da solução no ponto de meia titulação usando como

titulante uma solução 1.2 M de ácido clorídrico. Dados: MM (NaOH) = 40 pKa (HCOOH) = 3.75

Solução.: a) pH = 4.71; b) π = 0.363

D.2.6. Dois ácidos, HA e HB, de concentração 10-2 M são titulados separadamente com uma base forte. Os valores de pH dos pontos de equivalência são respectivamente:

Ácido HA pHeq = 9.5 Ácido HB pHeq = 7.0

a) Discuta a seguinte afirmação "os ácidos HA e HB são ácidos fracos". b) Estime a ordem de grandeza do valor de pKa do ácido HA.

c) Diluímos o ácido HB 10000 vezes. Determine o valor do pH dessa solução.


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d) Suponha que dispõe de acetato de sódio (NaCH3COO, MM=82.035) e de uma solução de ácido clorídrico 0.1 M. Como deve proceder para preparar, com os produtos de que dispõe, um litro de uma solução com poder tampão máximo? Defina solução tampão. Qual o valor do poder tampão nessas condições?

Solução.: a) Falsa; b) pKa=7.0; c) pH=5.99; d) Π = 0.115 D.2.7. Considere a titulação de uma solução de 50 ml constituída por uma mistura

de um ácido forte HA e de um ácido fraco HB, com uma solução de base forte 0.1 M. Algumas condições e pontos experimentais são indicados na Tabela seguinte:

Volume de base forte (ml) pH

0 50 (ponto de equivalência)

57.5 65 (ponto de equivalência)

? 3

? ?

a) Calcule as concentrações dos ácidos HA e HB. b) Calcule a constante de dissociação do ácido HB

c) Complete a Tabela Solução.: a) [HA] = 0.1 M; [HB] =0.03 M

b) Ka = 6.67 x 10-5

c) 1.ª – pH = 1; 2.ª - pH = 4.18; 3.ª - pH = 8.15

D.2.8. Determinou-se experimentalmente a curva de titulação de 50 ml de um ácido H2B (0.050 M) com NaOH (0.100 M), que é indicada na Figura seguinte.


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a) Calcule o valor das constantes de ionização do ácido titulado, os valores V1 e V2 e os valores de pH dos pontos A, C, E e F. Indique as espécies presentes ao longo da curva de titulação.

b) Na Tabela seguinte são indicados alguns indicadores ácido-base:

Indicador pKa Mudança de cor

Azul de timol 1.65 vermelho-amarelo

Vermelho de metilo 5.00 vermelho-amarelo

Fenoftaleína 9.10 incolor-púrpura

Descreva o funcionamento de um indicador ácido-base e escolha o indicador adequado para determinar a saída do primeiro protão do ácido H2B. Solução.:a) K1 = 10-4; K2 = 6.3 x 10-8; V1 = 25 ml; V2 = 50 ml

pH(A) = 2.7; pH(C) = 5.6; pH(E) = 9.8; pH(F) = 12.05; b) Vermelho de metilo.

D.2.9. Uma solução tampão é preparada por adição de 25 ml de ácido sulfúrico 0.05 M a 50 ml de amónia 0.10 M. Qual o valor de pH desta solução? Dados: K2 (ácido sulfúrico )= 1.03 x 10-2 ; Kb (amónia)= 1.75 x 10-5


D.2.10. Calcule o pH de uma solução 0.10 M em ácido fosfórico. Dados: pk1 = 2.23; pk2 = 7.21; pk3 = 12.32


D.2.11. Calcule o pH da solução que é 0.040 M em a) H3PO4

b) H2PO3 c) H2S

Dados: ácido fosfórico; K1= 7.11 x 10-3 ; K2= 6.34 x 10-8 ; K3 = 4.22x10-13

ácido fosforoso; K1= 3 x 10-2 ; K2= 1.62 x 10-7

ácido sulfídrico; K1= 9.5 x 10-8 ; K2= 1.3 x 10-14

Solução.: a) pH = 1.89; b) pH=1.64; c) pH = 4.21

D.2.12. Calcule o valor de pH de uma solução 0.50 M de Na3PO4. Dados: ácido fosfórico; K1= 7.11 x 10-3 ; K2= 6.34 x 10-8 ; K3 = 4.22x10-13



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D.2.13. Considere a Tabela seguinte onde são indicados os valores experimentais referentes à titulação de 50 ml de um triácido com uma base forte, 1.15 M:

Volume de base pH adicionado (ml)

0.00 2.46 3.695 5.849 7.390 9.650 11.085 12.097

a) Calcule a concentração do ácido (Solução.: 8.5 x 10-2 M)

b) Calcule as constantes de dissociação K2 e K3 Dados: K1 = 1.47x10-4

Solução: K2 =1.36 x 10-8; K3 = 3.68 x 10-12

D.2.14. Deseja preparar uma solução tampão de fosfato, 0.5 M, a pH=7.5. Sabendo que no laboratório existem os seguintes compostos: H3PO4; KH2PO4; K2HPO4 e K3PO4, como faria a solução?

Dados: K1=7.11x10-3, K2=6.34x10-8, K3=4.22x10-13

Solução:

D.2.15. Calcule o pH das seguintes soluções:

a) 150 mmoles de Na2HPO4 em 250 ml. b) 500 ml de uma solução que contem 0.15 moles de H3PO4 e 0.10 moles de NaH2PO4.

c) ácido fosfórico 0.3 M. d) 0.150 moles de Na3PO4 em 250 ml de água

e) 0.15 M de KHCO3 e 0.025 M moles de Na2CO3. f)Calcule o valor de pH da solução obtida pela dissolução de 0.384 moles de H2CO3 e 0.239 moles de NaHCO3 em 250 ml de água.

g) 100 ml de NaHC2O4 0.25 M

Dados:ácido fosfórico,H3PO4(K1=7.11x10-3, K2=6.34x10-8, K3=4.22x10-13); ácido carbónico, H2CO3 (K1 = 4.29 x 10-7 ; K2 = 4.69 x 10-11);

ácido oxálico, H2C2O4 (K1 = 5.9x10-2; K2 = 6.5x10-5)


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TABELA I

CONSTANTES DE DISSOCIAÇÃO DE ÁCIDOS

_________________________________________________________________

Constante de dissociação, 25oC Nome Fórmula K1 K2 K3 K4

_________________________________________________________________

Acetic CH3COOH 1.75 x 10-3

Ársenic H3AsO4 6.0 x 10-3 1.05 x 10-7 3.0 x 10-12

Arsenious H3AsO3 6.0 x 10-10 3.0 x 10-14

Benzoic C4H3COOH 6.14 x 10-3

Boric H3BO3 5.83 x 10-10

1-Butanoic CH3CH2CH2COOH 1.51 x 10-3

Carbonic H2CO3 4.45 x 10-7 4.7x 10-11

Chloroacetic ClCH2COOH 1.36 x 10-3

Citric HOOC(OH)C(CH2COOH)2 7.45 x 10-4 1.73 x 10-5 4.02 x 10-7

Ethylene diamine- tetraacetic H4Y 1.0 x 10-2 2.1 x 10-3 6.9 x 10-7 5.5x10-11

Formic HCOOH 1.77 x 10-4

Fumaric trans - HOOCCH:CHCOOH 9.6 x 10-4 4.1 x 10-5

Glycolic HOCH2COOH 1.48 x 10-4

Hydrazoic HN3 1.9 x 10-5

Hydrogen cyanide HCN 2.1 x 10-9

Hydrogen fluoride H2F2 7.2 x 10-4

Hydrogen peroxide H2O2 2.7 x 10-12

Hydrogen sulfide H2S 5.7 x 10-8 1.2 x 10-15

Hypochlorous HOCI 3.0 x 10-8

Iodic HIO3 1.7 x 10-1

Lactic CH3CHOHCOOH 1.37 x 10-4

Maleic cis-HOOCCH:CHCOOH 1.20 x 10-2 5.96 x 10-7

Malic HOOCCHOHCH2COOH 4.0 x 10-4 8.9 x 10-6

Malonic HOOCCH2COOH 1.40 x 10-3 2.01 x 10-6

Mandelic C6H5CHOHCOOH 3.88 x 10-4

Nitrous HNO2 5.1 x 10-4

Oxalic HOOCCOOH 5.36 x 10-2 5.42 x 10-5

Periodic H5LO5 2.4 x 10-2 5.0 x 10-9


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Phenol C6H5OH 1.00 x 10-10

Phosphoric H3PO4 7.11 x 10-3 6.34 x 10-4 4.2 x 10-13

Phosphorous H3PO3 1.00 x 10-2 2.6 x 10-7

o-Phthalic C6H4(COOH)2 1.12 x 10-3 3.91 x 10-6

Pieric (NO2)3C6H2OH 5.1 x 10-1

Propanoic CH3CH2COOH 1.34 x 10-5

Pyruvic CH3COCOOH 3.24 x 10-3

Salieylic C6H4(OH)COOH 1.05 x 10-3

Sulfamic H2NSO3H 1.03 x 10-1

Sulfuric H2SO4 Strong 1.20 x 10-2

Sulfurous H2SO3 1.72 x 10-2 6.43 x 10-8

Succinic HOOCCH2CH2COOH 6.21 x 10-3 2.32 x 10-6

* Takenfrom L. Meites, Handboock of Analitical Chemistry. p.1-21. New York: McGraw-Hill,1963

TABELA I I

CONSTANTES DE DISSOCIAÇÃO DE BASES

Nome Fórmula Constantes de dissociação, K, 25oC

Amonia NH3 1.76 x 10-5

Aniline C6H3NH2 3.94 x 10-10

l-Butylamine CH3(CH2)2CH2NH2 4.0 x 10-4

Dimethylamine (CH3)2NH 5.9 x 10-4

Ethanolamine HOC2H4NH2 3.18 x 10-5

Ethylamine CH3CH2NH2 4.28 x 10-4

Ethylenediamine NH2C2H4NH2 8.5 x 10-5 7.1 x 10-8

Hydrazine H2NNH2 1.3 x 10-6

Hydroxylamine HONH2 1.07 x 10-8

Methylamine CH3NH2 4.8 x 10-4

Piperidine C3H11N 1.3 x 10-3

Pyridine C5H5N 1.7 x 10-8

Trimethylamine (CH3)3N 6.25 x 10-5

* Takenfrom L. Meites, Handboock of Analitical Chemistry. p.1-21. New York: McGraw-Hill,1963

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