Determine o pH resultante da solução preparada com 100 ml da solução anteriormente descrita com: a) 10 mL de HCl 0,005 M; b) 10 mL de NaOH 0,002 M; c) 25 mL de H2 O; d) 100 mL de NaNO3 3.10^-3 M.

Passo 1

Então, vamos lá! A gente precisa descobrir o pH final de uma solução que é feita misturando várias substâncias: HCl, NaOH, H₂O e NaNO₃, todas com volumes e concentrações específicas. O conteúdo que vamos usar aqui inclui conceitos de concentração, diluição, reação de ácidos e bases, e equilíbrio químico. Precisamos calcular quantos mols de cada substância temos, ver como elas interagem e, por fim, determinar o pH da solução resultante.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de cada componente que está sendo adicionada na solução:
  • HCl (ácido forte):
    Mols de HCl = V times C = 0,010,L times 0,005,M = 5 times 10^-5,mols
  • NaOH (base forte):
    Mols de NaOH = V times C = 0,010,L times 0,002,M = 2 times 10^-5,mols
  • NaNO₃ (sal que não interfere no pH):
    Mols de NaNO₃ = V times C = 0,100,L times 3 times 10^-3,M = 3 times 10^-4,mols
  • H₂O: Não contribui com íons H⁺ ou OH⁻ diretamente.

Passo 3

Agora, vamos ver o que acontece quando misturamos HCl e NaOH. Como HCl é um ácido forte e NaOH é uma base forte, eles reagem da seguinte forma:
HCl + NaOH NaCl + H2O
Essa reação consome os mols de HCl e NaOH proporcionalmente. Temos:
5 times 10^-5,mols de HCl e 2 times 10^-5,mols de NaOH
Como o NaOH é o reagente limitante (tem menos mols), ele vai reagir completamente com parte do HCl:
5 times 10^-5,mols - 2 times 10^-5,mols = 3 times 10^-5,mols de HCl sobrando

Passo 4

Após a reação, restam 10,mL (HCl) + 10,mL (NaOH) + 25,mL (H2O) + 100,mL (NaNO3) = 145,mL = 0,145,L mols de HCl na solução. Agora, vamos calcular a concentração desses mols no volume total da solução. O volume total é:
Concentração de HCl = 3 times 10^-5,mols0,145,L approx 2,07 times 10^-4,M
Então, a concentração de HCl na solução final é:
çã

Passo 5

Como HCl é um ácido forte, ele se dissocia completamente em íons H⁺ e Cl⁻:
HCl H^+ + Cl^-
Portanto, a concentração de íons H⁺ é igual à concentração de HCl:
[H^+] = 2,07 times 10^-4,M

Passo 6

Agora, para encontrar o pH, usamos a fórmula:
pH = -log10 [H^+]
Substituindo:
pH = -log10 (2,07 times 10^-4) approx 3,68

Resposta

O pH da solução resultante é aproximadamente 3,68.

Exercícios relacionados