Misturam-se 100 mL de uma solução aquosa de NaOH 0,100 mol / L com 400 mL de solução aquosa de HCl 0,050 mol / L. Adiciona-se água até completar o volume de 1000 mL . Qual o pH da solução resultante e a concentração de todas as espécies químicas no equilíbrio? Resolva a questão (a) desconsiderando a força iônica da solução; e (b) considerando a força iônica da solução.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Nesse exercício, a gente vai misturar soluções de NaOH e HCl, depois adicionar água até completar 1000 mL. O objetivo é encontrar o pH da solução final e as concentrações de todas as espécies químicas no equilíbrio. Vamos precisar usar conceitos de molaridade, neutralização ácido-base e cálculo de pH.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente antes da mistura.
Para NaOH:
Mols de NaOH = 0,100 , mol/L times 0,100 , L = 0,010 , mol
Para HCl:
Mols de HCl = 0,050 , mol/L times 0,400 , L = 0,020 , mol

Passo 3

Agora, vamos ver o que acontece quando misturamos NaOH e HCl. Essas duas substâncias reagem em uma reação de neutralização:
NaOH + HCl NaCl + H2O
Como é uma reação 1:1, a quantidade de mols reagidos será o menor entre os mols de NaOH e HCl.

Passo 4

Comparando os mols:
0,010 , mol , NaOH < 0,020 , mol , HCl
Então, todo o NaOH vai reagir, e vai sobrar:
0,020 , mol , HCl - 0,010 , mol , NaOH = 0,010 , mol , HCl

Passo 5

A quantidade total de volume depois de adicionar água é 1000 mL ou 1 L. Vamos calcular as concentrações das espécies na solução final.
Como todo o NaOH foi consumido, fica apenas NaCl e HCl.
Mols de NaCl formados:
0,010 , mol , NaOH = 0,010 , mol , NaCl
Mols de HCl sobrando:
0,010 , mol

Passo 6

Agora, calculamos as concentrações em 1 L:
[NaCl] = 0,010 , mol1 , L = 0,010 , M
[HCl] = 0,010 , mol1 , L = 0,010 , M

Passo 7

Como temos excesso de HCl, que é um ácido forte, ele se dissocia completamente:
HCl H^+ + Cl^-
Portanto, a concentração de íons H^+ é igual à concentração de HCl:
[H^+] = 0,010 , M

Passo 8

Para achar o pH, usamos a defini�o:
pH = -log [H^+]
Substituindo:
pH = -log (0,010) = 2,00

Resposta

(a) Ignorando a força iônica, o pH da solução resultante é 2,00. As concentrações no equilíbrio são:
[NaCl] = 0,010 , M, [HCl] = 0,010 , M, [H^+] = 0,010 , M, [Cl^-] = 0,010 , M

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