Considere: 200 mL de HNO3 0,20 M+150 mL de HCl 0,10 M+400 mL de NaCl de 1.10^-8 M. Determine o balanço de carga, de massa e o pH do sistema resultante.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem três soluções diferentes se misturando: ácido nítrico ( HNO3), ácido clorídrico ( HCl) e cloreto de sódio (NaCl). Nosso objetivo é fazer o balanço de carga, de massa e descobrir o pH da mistura resultante. Para isso, vamos precisar calcular as concentrações finais após a mistura e aplicar conceitos de química das soluções.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular as concentrações das soluções individuais antes da mistura. A concentração (M) já está dada, mas precisamos identificar os íons presentes:
  • HNO3 se dissocia em H^+ e NO3^-.
  • HCl se dissocia em H^+ e Cl^-.
  • NaCl se dissocia em Na ^+ e Cl^-.

Passo 3

Agora, vamos calcular as quantidades de cada íon em mols antes da mistura:
  • Para HNO3:
    Mols de H^+ = 0,20, M times 0,200, L = 0,040, mol
    Mols de NO3^- = 0,040, mol
  • Para HCl:
    Mols de H^+ = 0,10, M times 0,150, L = 0,015, mol
    Mols de Cl^- = 0,015, mol
  • Para NaCl:
    Mols de Na^+ = 1 times 10^-8, M times 0,400, L = 4 times 10^-9, mol
    Mols de Cl^- = 4 times 10^-9, mol

Passo 4

Vamos somar as quantidades de cada íon na mistura:
  • Total de H^+:
    0,040, mol + 0,015, mol = 0,055, mol
  • Total de NO3^-:
    0,040, mol
  • Total de Cl^-:
    0,015, mol + 4 times 10^-9, mol approx 0,015, mol
  • Total de Na ^+:
    4 times 10^-9, mol

Passo 5

Vamos calcular o volume total da mistura:
200, mL + 150, mL + 400, mL = 750, mL = 0,750, L

Passo 6

Agora, vamos calcular as concentrações finais de cada íon na mistura:
  • Concentração de H^+:
    0,055, mol0,750, L = 0,0733, M
  • Concentração de NO3^-:
    0,040, mol0,750, L = 0,0533, M
  • Concentração de Cl^-:
    0,015, mol0,750, L = 0,0200, M
  • Concentração de Na ^+:
    4 times 10^-9, mol0,750, L approx 5,33 times 10^-9, M

Passo 7

Vamos fazer o balanço de carga. A soma das cargas positivas deve igualar a soma das cargas negativas:
[H^+] + [Na^+] = [NO3^-] + [Cl^-]
0,0733 + 5,33 times 10^-9 approx 0,0733, M
0,0533 + 0,0200 = 0,0733, M
Está balanceado!

Passo 8

Vamos agora calcular o pH da solução. O pH é dado por:
pH = -log([H^+])
Substituindo a concentração de H^+:
pH = -log(0,0733) approx 1,14

Resposta

O balanço de carga está equilibrado, e a massa das espécies na solução está balanceada. O pH da mistura resultante é aproximadamente 1,14.

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