Lista_de_exercicios_04_-_2012-I

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IC 610 – Química Analítica II - LISTA DE EXERCÍCIOS No. 4 
 
(Prof. Cristina Maria Barra) – 2012-I Página 30 
 
EQUILÍBRIO EM MISTURAS ÁCIDO-BASE 
 
(1) Utilizando a planilha EXCELL disponibilizada no quiosque, fazer o diagrama LogCxpH para 
os sistemas ácido-base abaixo. Após, retirar de cada diagrama, na interseção de interesse, a 
concentração de todas as espécies em equilíbrio e o pH das seguintes soluções. Checar se o 
pH lido no diagramas satisfazem a equação geral e exata de ácidos dentro de um erro relativo 
de 10%. 
 
(a) HAc 0,0053 mol/L, Ka= 1,75x10-5. 
R: [HAc]=0,0053mol/L; [H3O+]=[Ac-]=2,96x10-4 mol/L; [-OH]=3,38x10-11mol/L; pH=3,53. 
(b) HAc 0,40 mol/L. 
R: [HAc]=0,40 mol/L; [H3O+]=[Ac-]=2,64x10-3 mol/L; [-OH]=3,79x10-12mol/L; pH=2,58. 
(c ) HCN 0,1 mol/L, Ka= 4,8x10-10. 
R: [HCN]=0,1 mol/L; [H3O+]=[CN-]=6,9x10-6mol/L; [-OH]=1,45x10-9mol/L; pH=5,16. 
(d) HF 1,0x10-6 mol/L, Ka= 6,75x10-4. 
R: [HF]=1,48x10-9 mol/L; [H3O+]=[F-]=1,0x10-6 mol/L; [-OH]=1,0x10-8mol/L; pH=6,0. 
(e) HAc 1,0x10-6 mol/L. 
R: [HAc]=5,2x10-8mol/L; [H3O+]=9,6x10-7mol/L; [Ac-]=9,5x10-7mol/L; [-OH]=1,04x10-8 mol/L; pH=6,02. 
(f) NH30,01 mol/L, dado Kb=1,78x10-5 
 
 
-10,0
-9,0
-8,0
-7,0
-6,0
-5,0
-4,0
-3,0
-2,0
-1,0
0,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Lo
g
C
pH
 
 
(f) Resolução: pKb=4,75pKa=9,25 
Linhas: Verde: H3O+; roxa: -OH; Vermelha: NH4+; Azul: NH3 
- Resolução gráfica: 
A equação do balanço de cargas (3) é que tem que ser satisfeita. (3) [H3O+]+[NH4+]=[-OH]. 
Pela análise de predominância, seguindo a linha de [-OH], pode-se ver que ela encontra a linha 
de [NH4+] antes da linha de [H3O+]. Então, a interseção vermelho=roxa entre [NH4+] e [-OH ] é a 
resposta gráfica. Nesse ponto traçar uma perpendicular. Onde essa perpendicular corta cada 
linha, fazer a leitura. 
pH=10,6 
Log[-OH]=Log[NH4+]=-3,4 [NH4+]=[-OH]=4,0x10-4mol/L 
Log[NH3]=-2,0 [NH3]=1,0x10-2 mol/L 
Log[H3O+]<-10 [H3O+]<10-10mol/L 
- Checando na equação geral: 
C=(4,0x10-4)2/1,78x10-5+4,0x10-4+1,0x10-14/4,0x10-4+1,0x10-14/1,78x10-5 
C=0,0090+4,0x10-4=0,0094mol/L (ER=6%) 
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- Resolução numérica: 
(1) [NH4+][-OH]=1,78x10-5[NH3] 
(2) [H3O+]+[-OH]=1,00x10-14 
(3) [H3O+]+[NH4+]=[HO-] 
(4) [NH4+]+[NH3]=1,0x10-2 
- Primeira aproximação: Solução é básica, desprezar [H3O+] em (3): 
(3a) [NH4+]=[-OH] 
- Segunda aproximação, base pouco dissociada, desprezar [NH4+] em (4): 
(4a) [NH3]=1,0x10-2 mol/L 
Que substituindo em (1): 
[NH4+]x[-OH]=1,78x10-5[NH3] 
[-OH]x[-OH]=1,78x10-5x1,0x10-2=[-OH]2 
[-OH]=4,2x10-4 mol/L 
De (2): [H3O+]=2,4x10-11mol/L 
De (3): [NH4+]=4,2x10-4mol/L 
- Checando na equação geral: 
C=(4,2x10-4)2/1,78x10-5+4,2x10-4+1,0x10-14/4,0x10-4+1,0x10-14/1,78x10-5 
C=0,0099mol/L (ER=1%) 
 
(2) Utilizando como base as características dos diagramas Log C x pH (Figura 13 – aula 06) em 
concentração 0,01 mol L-1, faça uma análise do efeito da diluição nos cálculos de pH (resolução 
numérica). Tomar como exemplo para a discussão, 0,001mol L-1, 0,0001mol L-1 e 
0,0000001mol L-1. 
Observação: Quando as soluções são diluídas, as relações entre as concentrações variam e 
estas interpretações podem ser diferentes. Checar na equação geral, e quando o erro for maior 
que 10%, equacionar o método matemático para resolver o problema. 
 
(3) O diagrama abaixo foi construído para um diácido (H2A) cujos valores de pka1=1,25 e 
pKa2=4,28. 
-10,0
-9,0
-8,0
-7,0
-6,0
-5,0
-4,0
-3,0
-2,0
-1,0
0,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
lL
o
g
C
pH
 
(a) Assinalar no diagrama acima as espécies representadas em cada linha. Retirar a linha base 
que representa a concentração analítica desse sistema ácido-base. 
(b) Calcule todas o pH e as concentrações das espécies em equilíbrio numa solução aquosa do 
sal Na2A na concentração expressa pelo diagrama. 
(c) Calcular o pH de uma solução aquosa de H2A na concentração expressa pelo diagrama. 
Checar na equação geral se o valor é aceitável dentro de erro relativo de 10%. Em função 
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do diagrama, que aproximações devem ser feitas no método matemático para resolver 
numericamente este problema. 
(d) Calcular o pH do hidrogenossal representado nesse diagrama. Checar o resultado utilizando 
a equação geral para hidrogenossais. 
 
(4) O diagrama abaixo foi construído para ácido fosfórico. 
(a) Assinalar no diagrama as espécies ácido-base representadas em cada linha. Retirar do 
diagrama a linha base que representa a concentração analítica do diagrama ácido-base. 
(b) Retirar do diagrama todas as concentrações das espécies em uma solução aquosa do sal 
Na3PO4 na concentração expressa pelo diagrama. Qual é o pH dessa solução? A [-OH] 
satisfaz a equação geral para bases dentro de um erro relativo de 10%? 
(c) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de H3PO4 na concentração expressa pelo 
diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para ácidos dentro de um erro relativo de 10%? 
(d) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de NaH2PO4 na concentração expressa 
pelo diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para hidrogenossais dentro de um erro 
relativo de 10%? 
(e) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de Na2HPO4 na concentração expressa 
pelo diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para hidrogenossais dentro de um erro 
relativo de 10%? 
Observação: Como base de estudo comparar os resultados obtidos com os da aula 05 (método 
matemático). 
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Lo
g 
C
pH
 
 
 
(6) O diagrama abaixo foi construído para o gás carbônico. Retirar do diagrama a concentração 
analítica (linha de base) e os pKs. Indicar a linha de cada espécie desse diácido. Destacar 
cada interseção de importância, indicando o que cada interseção representa. 
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(a) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de Na2CO3 na concentração expressa 
pelo diagrama. A [-OH] satisfaz a equação geral para bases dentro de um erro relativo de 
10%? 
(b) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de NaHCO3 na concentração expressa 
pelo diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para hidrogenossais dentro de um erro 
relativo de 10%? 
-10,0
-9,0
-8,0
-7,0
-6,0
-5,0
-4,0
-3,0
-2,0
-1,0
0,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Lo
g
C
pH