(2,0 pt) Qual é o pH da solução resultante da dissolução de 1,07 g de NH 4 Cl em 0,10 L de solução?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão quer dizer. A gente precisa descobrir o pH de uma solução que resulta da dissolução de 1,07 g de NH₄Cl em 0,10 L de água. Aqui estamos lidando com uma solução aquosa de um sal, especificamente o cloreto de amônio (NH₄Cl). Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de hidrolise de sais e cálculo de pH.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos mols de NH₄Cl a gente tem. Pra isso, precisamos da massa molar do NH₄Cl. A massa molar do NH₄Cl é a soma das massas molares dos seus componentes:
  • Nitrogênio (N): aproximadamente 14,01 g/mol
  • Hidrogênio (H): 1,01 g/mol × 4 = 4,04 g/mol
  • Cloro (Cl): 35,45 g/mol
Então:
Massa molar do NH₄Cl = 14,01 + 4,04 + 35,45 = 53,50 g/mol
Agora, vamos calcular os mols:
Mols de NH4Cl = 1,07 g53,50 g/mol approx 0,02 mol

Passo 3

Com os mols, podemos achar a concentração molar (M) da solução. A concentração é dada por:
Concentração (M) = MolsVolume (L) çã
Substituindo:
Concentração = 0,02 mol0,10 L = 0,20 M çã
Então, a concentração de NH₄Cl na solução é 0,20 M.

Passo 4

Agora, vamos analisar a química disso. O NH₄Cl se dissocia completamente em água:
NH4Cl NH4^+ + Cl^-
O íon NH₄⁺ é um ácido conjugado da base fraca NH₃ (amônia), o que significa que ele vai reagir com a água para liberar íons H⁺:
NH4^+ + H2O rightarrow NH3 + H3O^+
Esse processo de liberação de H⁺ pela hidrólise do NH₄⁺ vai diminuir o pH da solução, tornando-a ácida.

Passo 5

Para encontrar o pH, precisamos calcular a concentração de íons H⁺ na solução. Para isso, usamos a constante de ionização ácida (Ka) do NH₄⁺.
Sabemos que:
Ka times Kb = Kw
Onde:
  • Ka = KwKb = 1,0 times 10^-141,8 times 10^-5 approx 5,56 times 10^-10 (constante de ionização da água)
  • da amônia (NH₃) é
Então,

Passo 6

Usando a expressão da constante de ionização ácida:
Ka = [NH3][H^+][NH4^+]
Assumindo que Ka approx [H^+][NH4^+] Rightarrow [H^+] approx Ka times [NH4^+] e que [H^+] approx 5,56 times 10^-10 times 0,20 = 1,11 times 10^-10 M é muito menor que 0,20 M, podemos simplificar:
Substituindo os valores:

Passo 7

Finalmente, o pH é calculado usando a fórmula:
pH = -log[H^+]
Substituindo o valor encontrado:
pH = -log(1,11 times 10^-10) approx 9,96

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 9,96.

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