Tem-se 50,00 mL de uma solução de hidrazina (H2NNH2, Kb=1,3x10-6) 0,1000 mol L-1. Calcule o pH ao adicionar-se os seguintes volumes em mL de HCl 0,...

Para resolver esse problema, é necessário calcular a concentração de hidrazínio (H2NNH3+) em cada uma das soluções após a adição do HCl e, em seguida, calcular o pH usando a equação do ácido fraco. a) Adição de 0,00 mL de HCl: Não há adição de HCl, portanto, a concentração de hidrazínio é igual à concentração inicial de hidrazina: 0,1000 mol/L. Kb = [H2NNH3+][OH-]/[H2NNH2] 1,3 x 10^-6 = [H2NNH3+]^2/[H2NNH2] [H2NNH3+] = sqrt(1,3 x 10^-6 x 0,1000) = 3,61 x 10^-4 mol/L pH = pOH + pKw - pKa pOH = -log[OH-] = -log(Kb/[H2NNH3+]) = -log(1,3 x 10^-6/3,61 x 10^-4) = 2,56 pKw = 14,00 (a 25°C) pKa = 9,49 (calculado a partir de Kb) pH = 14,00 - 2,56 - 9,49 = 1,95 b) Adição de 25,00 mL de HCl: A quantidade de HCl adicionada é suficiente para neutralizar metade da hidrazina inicial, portanto, a concentração de hidrazínio é igual à concentração de hidrazina restante: 0,0500 mol/L. [HCl] = 0,1000 mol/L x 25,00 mL/100,00 mL = 0,0250 mol/L [H2NNH2] = 0,1000 mol/L x 50,00 mL/100,00 mL = 0,0500 mol/L - 0,0250 mol/L = 0,0250 mol/L [H2NNH3+] = [HCl] = 0,0250 mol/L Kb = [H2NNH3+][OH-]/[H2NNH2] 1,3 x 10^-6 = 0,0250 x [OH-]/0,0250 [OH-] = 1,3 x 10^-6 x 0,0250/0,0250 = 1,3 x 10^-6 mol/L pOH = -log[OH-] = -log(1,3 x 10^-6) = 5,89 pH = pOH + pKw - pKa pH = 14,00 - 5,89 - 9,49 = 8,11 c) Adição de 49,00 mL de HCl: A quantidade de HCl adicionada é suficiente para neutralizar quase toda a hidrazina inicial, portanto, a concentração de hidrazínio é muito maior do que a concentração de hidrazina restante: 0,0010 mol/L. [HCl] = 0,1000 mol/L x 49,00 mL/100,00 mL = 0,0490 mol/L [H2NNH2] = 0,1000 mol/L x 50,00 mL/100,00 mL = 0,0500 mol/L - 0,0490 mol/L = 0,0010 mol/L [H2NNH3+] = [HCl] = 0,0490 mol/L Kb = [H2NNH3+][OH-]/[H2NNH2] 1,3 x 10^-6 = 0,0490 x [OH-]/0,0010 [OH-] = 1,3 x 10^-6 x 0,0010/0,0490 = 2,67 x 10^-8 mol/L pOH = -log[OH-] = -log(2,67 x 10^-8) = 7,57 pH = pOH + pKw - pKa pH = 14,00 - 7,57 - 9,49 = 6,42 d) Adição de 50,00 mL de HCl: A quantidade de HCl adicionada é suficiente para neutralizar toda a hidrazina inicial, portanto, a concentração de hidrazínio é igual à concentração de HCl adicionada: 0,1000 mol/L. [HCl] = 0,1000 mol/L x 50,00 mL/100,00 mL = 0,0500 mol/L [H2NNH2] = 0,0000 mol/L [H2NNH3+] = [HCl] = 0,0500 mol/L Kb = [H2NNH3+][OH-]/[H2NNH2] 1,3 x 10^-6 = 0,0500 x [OH-]/0,0000 [OH-] = infinito pOH = -log[OH-] = 0 pH = pOH + pKw - pKa pH = 14,00 - 0 - 9,49 = 4,51 e) Adição de 60,00 mL de HCl: A quantidade de HCl adicionada é suficiente para neutralizar toda a hidrazina inicial e ainda sobra ácido, portanto, a concentração de hidrônio é muito maior do que a concentração de hidrazina inicial: 1,0000 mol/L. [HCl] = 0,1000 mol/L x 60,00 mL/100,00 mL = 0,0600 mol/L [H2NNH2] = 0,0000 mol/L [H2NNH3+] = [HCl] = 0,0600 mol/L Kb = [H2NNH3+][OH-]/[H2NNH2] 1,3 x 10^-6 = 0,0600 x [OH-]/0,0000 [OH-] = infinito pOH = -log[OH-] = 0 pH = pOH + pKw - pKa pH = 14,00 - 0 - 9,49 = 4,51 Portanto, as respostas são: a) pH = 1,95 b) pH = 8,11 c) pH = 6,42 d) pH = 4,51 e) pH = 4,51