Misturam-se 100 mL de uma solução aquosa de
com 400 mL de solução aquosa de
. 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
e
, 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
:
Para
:
Passo 3
Agora, vamos ver o que acontece quando misturamos
e
. Essas duas substâncias reagem em uma reação de neutralização:
Como é uma reação 1:1, a quantidade de mols reagidos será o menor entre os mols de
e
.
Passo 4
Comparando os mols:
Então, todo o
vai reagir, e vai sobrar:
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
foi consumido, fica apenas
e
.
Mols de
formados:
Mols de
sobrando:
Passo 6
Agora, calculamos as concentrações em 1 L:
Passo 7
Como temos excesso de
, que é um ácido forte, ele se dissocia completamente:
Portanto, a concentração de íons
é igual à concentração de
:
Passo 8
Para achar o pH, usamos a defini�o:
Substituindo:
Resposta
(a) Ignorando a força iônica, o pH da solução resultante é 2,00. As concentrações no equilíbrio são: