Admitindo-se 100 \% de ionização para o ácido clorídrico em solução diluída, pode-se afirmar que essa solução contem a espécie:
a) HCl
b) \mathrm{OH}^{-}
c) \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}
d) \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
e) \mathrm{Cl}^{-}

Passo 1

O enunciado diz que o ácido clorídrico apresenta 100\% de ionização em solução diluída e pergunta qual das espécies listadas a solução contém. Informações relevantes do enunciado:
  • Foi dada a espécie inicial: \mathrm{HCl}.
  • Foi dada a condição: ionização completa ( 100\%) em solução aquosa diluída.
  • As opções são: (a) \mathrm{HCl}, (b) \mathrm{OH^-}, (c) \mathrm{H_3O^+}, (d) \mathrm{H_2O}, (e) \mathrm{Cl^-}.
    O que o exercício pede: escolher, entre as alternativas, a espécie que está presente na solução sob a hipótese de ionização completa.

Passo 2

O que significa "ionização 100\%"? Vou explicar passo a passo de forma simples:
  • Ionização de um ácido significa que as moléculas do ácido se separam em íons ao entrar em contato com a água.
  • "Ionização 100\%" quer dizer que virtualmente todas as moléculas de \mathrm{HCl} se dissociaram; não ficam moléculas intactas de \mathrm{HCl} significativas na solução.
    A equação que descreve essa dissociação em água é
\mathrm{HCl} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{Cl^-}.
Essa equação mostra claramente os produtos que aparecem quando \mathrm{HCl} doa próton à água.

Passo 3

Expliquei a equação; agora vou desmontá-la didaticamente:
  • \mathrm{HCl} é um ácido forte — ele doa próton com facilidade.
  • A água \mathrm{H_2O} aceita o próton e forma o íon hidronio \mathrm{H_3O^+}. Muitas vezes, por simplicidade, escrevemos apenas \mathrm{H^+}, mas na prática o próton está associado à água como \mathrm{H_3O^+}.
  • O ânion que sobra é \mathrm{Cl^-} (cloreto).
    Portanto, os íons gerados pela ionização completa são \mathrm{H_3O^+} e \mathrm{Cl^-}.

Passo 4

Agora analiso cada alternativa com base no que a equação diz:
  • (a) \mathrm{HCl}: se a ionização é 100\%, praticamente não restam moléculas de \mathrm{HCl} não dissociadas. Logo, a solução não contém \mathrm{HCl} na forma molecular em quantidade significativa.
  • (b) \mathrm{OH^-}: o íon hidroxila vem da autoionização da água: \mathrm{2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-}. Em solução ácida, a concentração de \mathrm{OH^-} é muito baixa (porque há muitos \mathrm{H_3O^+}). Então \mathrm{OH^-} está presente em traços, mas não é a espécie característica que aparece por ionização do ácido forte.
  • (c) \mathrm{H_3O^+}: é exatamente o íon que resulta da transferência de próton do \mathrm{HCl} para a água (veja a equação do Passo 2). É a espécie que representa a acidez da solução.
  • (d) \mathrm{H_2O}: claro, a água está presente (é o solvente), mas geralmente a pergunta busca a espécie proveniente da ionização do ácido.
  • (e) \mathrm{Cl^-}: também é produto direto da dissociação (veja a equação). Então \mathrm{Cl^-} também está presente na solução.

Passo 5

Uma observação importante para não confundir: várias espécies podem coexistir na solução (por exemplo, \mathrm{H_3O^+}, \mathrm{Cl^-} e \mathrm{H_2O} estão presentes). Mas, em provas, quando se diz que um ácido forte ioniza 100\%, costuma-se enfatizar a formação do íon que caracteriza a acidez — o \mathrm{H_3O^+} (ou informalmente \mathrm{H^+}). O cloreto \mathrm{Cl^-} também aparece como contra-íon, porém a alternativa que captura a essência da ionização ácida é a que indica o íon hidronio.

Passo 6

Resumo didático para decorar: ao reagir \mathrm{HCl} com água:
\mathrm{HCl} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{Cl^-}.
  • A presença de \mathrm{H_3O^+} é a marca da solução ácida.
  • \mathrm{Cl^-} é o ânion formado, e \mathrm{H_2O} é o solvente. \mathrm{HCl} na forma molecular não permanece se a ionização é completa.

Resposta

c) \mathrm{H_3O^+}

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