Qual é o pH de uma solução na qual # "25.0 mL" # de uma solução # "0.100-M" # de # "NaOH" # foi adicionada a # "100. ML" # de um # "0.100-M" # # "HCl" # solução?

Como você sabe, o hidróxido de sódio e o ácido clorídrico se neutralizam de uma #1:1# proporção molar conforme descrito pela equação química balanceada

#"NaOH"_ ((aq)) + "HCl"_ ((aq)) -> "NaCl"_ ((aq)) + "H"_ 2"O"_ ((l))#

Isso significa que um completar neutralização, o que resultaria em uma solução neutra, ou seja, uma solução que possui #"pH" = 7# à temperatura ambiente, requer número igual de moles de hidróxido de sódio e ácido clorídrico.

Observe que seus dois soluções tem molaridades iguais, mas que o volume da solução de ácido clorídrico é

#(100. color(red)(cancel(color(black)("mL"))))/(25.0color(red)(cancel(color(black)("mL")))) = 4#

vezes maior que o volume da solução de hidróxido de sódio. Isso implica que o número de mols de ácido clorídrico é #4# vezes maior do que o número de moles de hidróxido de sódio.

Isso significa que, após a conclusão da reação, você ficará com excesso ácido clorídrico #-># o #"pH"# da solução resultante será #< 7#.

Agora, o número de mols de ácido clorídrico que não participe da reação É dado por

#overbrace(100. color(red)(cancel(color(black)("mL"))) * "0.100 moles HCl"/(10^3color(red)(cancel(color(black)("mL")))))^(color(blue)("moles of HCl added")) - overbrace(25.0 color(red)(cancel(color(black)("mL"))) * "0.100 moles NaOH"/(10^3color(red)(cancel(color(black)("mL")))))^(color(blue)("moles of NaOH added"))#

# = underbrace(((75 * 0.100)/10^3)color(white)(.)"moles HCl")_(color(blue)("what is not consumed by the reaction"))#

O volume total da solução resultante será

#"25.0 mL + 100. mL = 125 mL"#

Como você sabe, o #"pH"# da solução é dada por

#"pH" = - log(["H"_3"O"^(+)])#

Como o ácido clorídrico é um ácido forte que ioniza em um #1:1# proporção molar para produzir cátions de hidrônio, você pode dizer que a concentração de cátions de hidrônio na solução resultante será

#["H"_3"O"^(+)] = (((75 * 0.100)/color(blue)(cancel(color(black)(10^3))))color(white)(.)"moles H"_3"O"^(+))/(125 * color(blue)(cancel(color(black)(10^3)))color(white)(.)"L") = ((75 * 0.100)/125)"mol L"^(-1)#

Isso significa que você tem

#"pH" = - log((75 * 0.100)/125) = color(darkgreen)(ul(color(black)(1.222)#

A resposta é arredondada para três casas decimais, o número de sig figs você tem pelos seus valores.