Determine o pH resultante da solução preparada com 100 ml da solução anteriormente descrita com: a) 10 mL de ; b) 10 mL de ; c) 25 mL de ; d) 100 mL de .

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):
  • NaOH (base forte):
  • NaNO₃ (sal que não interfere no pH):
  • 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:
Essa reação consome os mols de HCl e NaOH proporcionalmente. Temos:
Como o NaOH é o reagente limitante (tem menos mols), ele vai reagir completamente com parte do HCl:

Passo 4

Após a reação, restam mols de HCl na solução. Agora, vamos calcular a concentração desses mols no volume total da solução. O volume total é:
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⁻:
Portanto, a concentração de íons H⁺ é igual à concentração de HCl:

Passo 6

Agora, para encontrar o pH, usamos a fórmula:
Substituindo:

Resposta

O pH da solução resultante é aproximadamente 3,68.

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