Use a tabela de valores termodinâmicos para determinar a constante de equilíbrio para a reação do ácido clorídrico com a água a 25^circ C. Determine o pH de uma solução 4,0 mol cdot L^-1 de ácido clorídrico, Para esta questão assuma o hidrônio como H^+.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente encontrar a constante de equilíbrio para a reação do ácido clorídrico (HCl) com a água a 25°C e, depois, determinar o pH de uma solução de 4,0 mol/L de HCl. Para isso, vamos precisar entender um pouco de termodinâmica e a definição de pH. Vamos resolver isso passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a reação de dissociação do HCl na água:
HCl + H2O rightarrow H^+ + Cl^-
Aqui, o HCl se dissocia completamente em íons H⁺ e Cl⁻ na água.

Passo 3

A constante de equilíbrio ( Keq = [H^+][Cl^-][HCl] ) para essa reação é dada pela expressão:
Para ácidos fortes como o HCl, a dissociação é completa, então praticamente todo HCl se transforma em H⁺ e Cl⁻. Isso significa que a concentração de H⁺ será igual à concentração inicial de HCl.

Passo 4

Dado que a solução de HCl é 4,0 mol/L, e assumindo dissociação completa, temos:
[H^+] = 4,0 mol/L
[Cl^-] = 4,0 mol/L
[HCl] approx 0 mol/L
Como o HCl se dissocia completamente, a concentração de HCl não afeta mais o equilíbrio, e a constante de equilíbrio tende ao infinito, indicando uma dissociação completa.

Passo 5

Agora, para encontrar o pH, usamos a definição de pH:
pH = -log [H^+]
Sabemos que pH = -log (4,0) , então:

Passo 6

Calculando o logaritmo:
log (4,0) approx 0,602
pH = -0,602

Resposta

O pH da solução de ácido clorídrico de 4,0 mol/L é aproximadamente -0,60.

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