Na temperatura de 25 °C, misturam-se 50 mL de uma solução...

Tema Central da Questão:

Esta questão aborda o cálculo do pH de uma solução resultante da mistura de ácidos e bases em situações de equilíbrio químico. O pH é uma medida da acidez ou basicidade de uma solução e compreender como ele se altera em misturas é essencial para muitos contextos em química, como na titulação, tratamento de águas e processos industriais.

Resumo Teórico:

Quando misturamos um ácido forte, como o ácido sulfúrico (H₂SO₄), com uma base forte, como o hidróxido de sódio (NaOH), ocorre uma reação de neutralização. No caso do ácido sulfúrico, que é diprótico (libera dois íons H⁺ por molécula), a reação completa será:

H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Cada mol de H₂SO₄ reage com 2 mols de NaOH. Para calcular o pH da solução final, é necessário determinar qual reagente está em excesso e calcular o pH com base no excesso de íons H⁺ ou OH^-.

Justificativa da Alternativa Correta:

Alternativa Correta: E - 13

Primeiramente, calculemos a quantidade de mols de cada reagente:

• H₂SO₄: 0,100 mol/L × 0,050 L = 0,005 mol
• NaOH: 0,400 mol/L × 0,050 L = 0,020 mol

A reação completa requer 2 mols de NaOH para cada mol de H₂SO₄. Portanto, serão utilizados 0,010 mol de NaOH para reagir completamente com o H₂SO₄, sobrando 0,010 mol de NaOH em excesso.

O excesso de NaOH, que é uma base forte, determinará o pH da solução. Como a solução final tem um volume de 0,100 L, a concentração de OH^- restante é 0,010 mol/0,100 L = 0,100 mol/L.

O pOH da solução é dado por -log(0,100) = 1. Portanto, o pH é 14 - 1 = 13.

Análise das Alternativas Incorretas:

• A - 3: Este valor sugere uma solução ácida, o que não é correto dado o excesso de base na solução.
• B - 7: Este valor indica neutralidade, que não é o caso já que há um excesso de NaOH na mistura.
• C - 10: Um pH ligeiramente básico, mas não suficientemente alto para representar o excesso de NaOH.
• D - 11: Também representa uma solução básica, mas não considera adequadamente a quantidade de NaOH em excesso.

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OBS: COMO A SOLUÇÃO DE NaOH É MAIS CONCENTRADA, PODEMOS INFERIR QUE A O PH DA SOLUÇÃO FINAL SERÁ BÁSICO, E PORTANTO, ENCONTRAMOS O POH.

1 - CALCULANDO A MOLARIDADE FINAL DA SOLUÇÃO

M1 x V1 + M2 x V2 = Mf x Vf

0,1 x 0,05 + 0,4 x 0,05 = Mf x 0,1

Mf = 0,25 mol/L

2 - CALCULANDO O PH

pH = - log [H^+]

pH = - log 0,25

pH = - log (1/4)

CONSIDERANDO O LOG DE 4 IGUAL A 0,60 E APLICANDO A PROPRIEDADE DOS LOGARITMOS, TEMOS QUE

pH = - log 1- ( - log 4 )

pH = 0 + 0,6

pH = 0,6

pH + pOH = 14

0,6 + pOH = 14

pOH = 13 (aproximadamente)

ALTERNATIVA E !!!!!!!!!!

Primeiro encontramos quantos mols de H2SO4 tem, o que dá 0,005 mols, e de NaOH é de 0,02 mols. Logo, esse ácido e base irão reagir e o excedente determinará o Ph dessa solução.

precisamos de 1 mol de H+ para reagir com 1 mol de OH-, e gerar água. Entretanto, temos 0,005 mols de H+ e 0,02 mols de OH-, o que nos deixa com 0,015 mols de OH- excedente, portanto, a solução será basica, ph maior que 7.

Para calcular o Poh, devemos achar a concentraçao de oh- nessa solução, que é 0.15 mol/litro.

poh=- Log 0,15 = 0,83

ph= 14 - poh

ph= 13,17.

que é aproximadamente 13