Calcular o pH da solução que resulta quando 40,0 mL de NH3 0,100 mol L^-1 são
misturados com 20,0 mL de solução de HCl 0,250 mol L^-1.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o pH da solução que resulta da mistura de duas soluções: uma de NH3, que é uma base fraca, e outra de HCl, que é um ácido forte. Para isso, vamos precisar saber as concentrações e volumes de cada solução, e aplicar conceitos de química ácido-base para encontrar o pH final.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria (em mols) de cada reagente. A fórmula para isso é:
Quantidade (mol) = Concentração (mol/L) times Volume (L) çã
Para a solução de NH3:
Quantidade de NH3 = 0,100 , mol/L times 0,040 , L = 0,0040 , mol
Para a solução de HCl:
Quantidade de HCl = 0,250 , mol/L times 0,020 , L = 0,0050 , mol

Passo 3

Agora, vamos ver como essas substâncias reagem entre si. A reação entre amônia ( NH3) e ácido clorídrico ( HCl) é:
NH3 + HCl NH4^+ + Cl^-
Essa é uma reação de neutralização, onde a base fraca reage com o ácido forte. Vamos comparar os mols disponíveis:
  • Mols de NH3: 0,0040 mol
  • Mols de HCl: 0,0050 mol
Como a HCl tem mais mols, ela é o reagente em excesso.

Passo 4

Vamos calcular quantos mols de HCl sobraram após a reação:
Mols excedentes de HCl = 0,0050 , mol - 0,0040 , mol = 0,0010 , mol
Esses 0,0010 mol de HCl vão determinar a acidez da solução final.

Passo 5

Agora, precisamos encontrar a concentração de íons hidrogênio ( H^+) na solução final. Primeiro, vamos somar os volumes das duas soluções para achar o volume total:
Volume total = 40,0 , mL + 20,0 , mL = 60,0 , mL = 0,060 , L
A concentração de H^+ é:
[H^+] = Mols de HCl excedentesVolume total (L) = 0,0010 , mol0,060 , L approx 0,0167 , mol/L

Passo 6

Por fim, vamos calcular o pH usando a fórmula:
pH = -log[H^+]
Substituindo o valor encontrado:
pH = -log(0,0167) approx 1,78

Resposta

O pH da solução resultante é aproximadamente 1,78.

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