(1,0) 4) Em um balão volumétrico de 1,0 \mathrm{~L} foram adicionados 40,0 \mathrm{~mL} de ácido clorídrico concentrado e completado o volume com água. Qual o pH da solução?

Passo 1

O enunciado diz que num balão volumétrico de 1{,}0\\ \mathrm{L} adicionamos 40{,}0\\ \mathrm{mL} de ácido clorídrico concentrado e completamos até o traço com água. Queremos o pH da solução final. O conteúdo envolve diluição de um ácido forte (HCl totalmente dissociado) e o conceito de pH, definido por
\text{pH} = -\log\bigl[ \mathrm{H}^+ \bigr].

Passo 2

Precisamos saber a molaridade do HCl concentrado. Comercialmente, HCl “concentrado” tem cerca de 37\% em massa, densidade 1{,}18\\ \mathrm{g/mL}, o que dá aproximadamente 12\\ \mathrm{mol/L}. Assim, tomamos
C_1 = 12\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 3

Calculamos o número de mols de HCl adicionados usando
n = C_1 \times V_1,
onde V_1 = 40{,}0\\ \mathrm{mL} = 0{,}040\\ \mathrm{L}. Logo,
n = 12\\ \frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \times 0{,}040\\ \mathrm{L} = 0{,}48\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Após completar o volume para 1{,}0\\ \mathrm{L}, a concentração final de \mathrm{HCl} (e de \mathrm{H}^+, pois é ácido forte) é
C_2 = \frac{n}{V_{\text{final}}} = \frac{0{,}48\\ \mathrm{mol}}{1{,}0\\ \mathrm{L}} = 0{,}48\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 5

Finalmente, o pH é
\mathrm{pH} = -\log\bigl[ \mathrm{H}^+ \bigr] = -\log\bigl(0{,}48\bigr)\approx 0{,}32.

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 0{,}32.

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