PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 7 (Química) da 2ª fase do ITA 2019
Uma solução comercial de \ce{HCl} é vendida com 37\% (em massa) de \ce{HCl} em água. A densidade dessa solução de \ce{HCl} é de 1{,}15\ \text{g cm}^{-3}.
a) Considerando que o \ce{HCl} se dissocia completamente, determine o pH dessa solução comercial.
b) O valor do pH determinado no item a) possui significado físico? Justifique.
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Resolução comentada
a) Primeiro calculo a concentração em mol/L. Em 1\ \text{L} de solução, a massa é:
- Massa de \ce{HCl}: 0{,}37 \times 1150 = 425{,}5\ \text{g}.
- Quantidade de matéria, com M = 36{,}5\ \text{g/mol}: n = \dfrac{425{,}5}{36{,}5} \approx 11{,}7\ \text{mol}.
- Logo, [\ce{HCl}] \approx 11{,}7\ \text{mol/L}.
Como a dissociação é completa, [\ce{H+}] = 11{,}7\ \text{mol/L}. Desprezo a contribuição da autoionização da água, que é desprezível nessa concentração. Então:
pH ≈ −1,07
b) O sinal negativo não é problema. O pH não está limitado ao intervalo de 0 a 14: basta que [\ce{H+}] > 1\ \text{mol/L} para o pH ser negativo. Isso só indica uma solução fortemente ácida.
O problema está no valor numérico. Por definição, \text{pH} = -\log a_{\ce{H+}}, ou seja, depende da atividade do íon, e não da concentração. Só em soluções diluídas a atividade é aproximadamente igual à concentração. Em uma solução com cerca de 12\ \text{mol/L}, as interações entre íons são intensas, o coeficiente de atividade se afasta muito de 1 e a solução é muito não ideal. Assim, o valor calculado com a concentração é só uma estimativa. Ele indica que a solução é extremamente ácida, mas não corresponde ao pH real, que seria obtido com a atividade.
O valor negativo é possível, mas o número −1,07 é apenas aproximado, pois usa concentração em vez de atividade, o que não é válido em solução tão concentrada.
Assuntos: pH, pOH e indicadores, Concentração de soluções.
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Fonte: ITA 2ª fase 2019 · Química. Prova oficial ↗