Alternativa C - I e III apenas
A questão aborda os conceitos fundamentais de pH e equilíbrio iônico em soluções aquosas. Para resolvê-la, precisamos entender como a adição de um ácido à água altera as propriedades químicas do sistema.
Análise Detalhada
Vamos analisar cada afirmativa baseada no cenário descrito (água + suco de limão):
1. Natureza Química do Suco de Limão
O suco de limão é rico em ácido cítrico, um ácido orgânico fraco. Quando misturado à água, ele libera íons hidrogênio (H^+) na solução, tornando-a ácida.
- Afirmação I ("O sistema é ácido"): Está CORRETA. A presença do ácido cítrico confere caráter ácido à mistura.
2. A Escala de pH
Em condições padrão (25°C), a escala de pH classifica as soluções da seguinte forma:
- pH < 7: Solução Ácida
- pH = 7: Solução Neutra
- pH > 7: Solução Básica (ou Alcalina)
Como determinamos que o sistema é ácido, seu valor de pH deve estar abaixo de 7.
- Afirmação II ("O pH do sistema é maior que 7"): Está INCORRETA. Se fosse maior que 7, seria uma base, o que contradiz a presença do suco de limão.
3. Concentração de Íons em Meio Ácido
Em qualquer solução aquosa, existe um equilíbrio entre íons hidrogênio (H^+) e íons hidroxila (OH^-). A relação entre essas concentrações define a acidez:
| Tipo de Solução | Relação de Concentração |
|---|
| Ácida | [H^+] > [OH^-] |
| Neutra | [H^+] = [OH^-] |
| Básica | [H^+] < [OH^-] |
No nosso caso, como a solução é ácida, há um excesso de prótons liberados pelo ácido cítrico.
- Afirmação III ("concentração dos íons H+ é maior que a dos OH-"): Está CORRETA. Isso é a definição matemática de uma solução ácida.
Conclusão
Somente as afirmações I e III descrevem corretamente as propriedades físico-químicas da mistura de água e suco de limão. A alternativa II inverte a lógica da escala de pH para substâncias ácidas.
Portanto, a alternativa correta é a C.