Um profissional de laboratório compra uma garrafa de ácido clorídrico concentrado ([HCI] 12 mol / L ). Uma alíquota de 10,0 mL desse ácido é colocada em um balão volumétrico de 250,0 mL. Esse ácido é então cuidadosamente combinado com água e diluído até a marca no balão volumétrico. Qual é a concentração final de HCl nessa solução? Qual é o pH aproximado que se espera para essa solução a 25^circ C ?

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Temos uma solução concentrada de ácido clorídrico (HCl) com concentração de 12 , mol/L. Vamos tomar uma parte dessa solução (aliquota) de 10,0 , mL e diluir até um volume final de 250,0 , mL em um balão volumétrico. Nosso objetivo é descobrir qual fica a concentração final do HCl após essa diluição e qual será o pH dessa nova solução a 25^circ C. Para resolver isso, vamos precisar usar o conceito de diluição e o cálculo do pH para ácidos fortes.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a concentração final do HCl após a diluição. Para isso, usamos a fórmula da diluição:
C1 times V1 = C2 times V2
Onde:
  • C1 é a concentração inicial ( 12 , mol/L)
  • V1 é o volume inicial ( 10,0 , mL)
  • C2 é a concentração final que queremos encontrar
  • V2 é o volume final ( 250,0 , mL)
Primeiro, vamos garantir que as unidades estejam compatíveis. Convertendo os volumes para litros:
V1 = 10,0 , mL = 0,010 , L
V2 = 250,0 , mL = 0,250 , L
Agora, aplicando a fórmula:
12 , mol/L times 0,010 , L = C2 times 0,250 , L
0,120 , mol = C2 times 0,250 , L
Isolando C2:
C2 = 0,120 , mol0,250 , L = 0,480 , mol/L
Então, a concentração final do HCl é 0,480 , mol/L.

Passo 3

Agora, vamos calcular o pH dessa solução. O pH é uma medida da concentração de íons hidrogênio ( H^+) na solução e é calculado pela fórmula:
pH = -log[H^+]
Como o HCl é um ácido forte, ele se dissocia completamente na água:
HCl H^+ + Cl^-
Isso significa que a concentração de H^+ será igual à concentração de HCl. Portanto, [H^+] = 0,480 , mol/L.
Aplicando na fórmula do pH:
pH = -log(0,480)
Calculando:
pH approx -(-0,32) = 0,32

Resposta

A concentração final de HCl na solução é 0,480 , mol/L e o pH aproximado da solução a 25^circ C é 0,32.

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