Calcule o pH de uma solução preparada pela mistura de 25 mL de ácido clorídrico 0,15 mol / L com 10 mL amônia 0,25 mol / L .(Ka=1,75 \times 10-5)
Passo 1
Dados que o enunciado fornece (copiando exatamente os valores):
de ácido clorídrico com concentração
.
de amônia com concentração
.
Constante apresentada: .
Constante apresentada:
O que o problema pede: calcular o pH da solução resultante da mistura desses volumes e concentrações.
Passo 2
Calcular o número de mols iniciais de cada reagente (essa parte é só multiplicar volume em litros pela molaridade).
Para o ácido clorídrico:
Para o ácido clorídrico:
Para a amônia:
Passo 3
Escrever a reação entre os dois:
A estequiometria é
. Comparando os mols, o reagente limitante é a amônia (
), portanto toda a amônia será consumida e formará
de
. O excesso de HCl é:
Passo 4
Calcular o volume total da solução e as concentrações das espécies relevantes após a reação.
Volume total:
Volume total:
Concentração do excesso de HCl (que fornece
fortemente):
Concentração do
formado:
Passo 5
Explicar por que o excesso de HCl domina o pH: o ácido clorídrico é um ácido forte e dissocia-se totalmente em solução, então a concentração de
inicialmente presente devido ao HCl é exatamente
calculada acima. Assim, uma primeira aproximação do pH é
Calculando o logaritmo:
Passo 6
Verificar se a contribuição do
(ácido fraco) altera significativamente o
. Para isso precisamos da constante de dissociação ácida de
, que se obtém a partir da constante de basicidade de
. O enunciado deu
, mas esse valor é compatível com
. Vou usar o valor dado como
. Então
Passo 7
Montar o equilíbrio de dissociação de
:
Concentrações iniciais antes do equilíbrio:
,
, e há já
do HCl. Se chamarmos
a pequena quantidade que se dissocia de
, então em equilíbrio:
A expressão da constante:
Como
é muito pequeno (
), espera-se
muito pequeno comparado às concentrações iniciais; então aproximamos
e
. Assim
Logo
Esse
é a contribuição adicional de
vinda do
e é desprezível em comparação com
(diferença de cerca de 8 ordens de grandeza).
Passo 8
Concluir que a contribuição do
é insignificante, portanto o pH calculado a partir do excesso de HCl é correto dentro de qualquer precisão prática. Retomando o valor:
arredondando comumente para duas casas decimais: