Per risolvere questo esercizio, possiamo seguire i seguenti passaggi:

Scrivi l'equazione chimica bilanciata per la reazione tra HCl e NH3:

HCl + NH3 → NH4Cl

La reazione produce cloruro di ammonio (NH4Cl) come prodotto.

Calcola il numero di moli di NH3 utilizzando il volume e la pressione forniti. Utilizzando l'equazione dei gas ideali:

PV = nRT

dove P è la pressione, V è il volume, n è il numero di moli, R è la costante dei gas ideali e T è la temperatura in Kelvin.

Con i valori forniti:
P = 1 atm
V = 20.16 L
R = 0.08206 atm·dm³/mol·K
T = 273 K

Possiamo risolvere per n:

n = (PV) / (RT)

n = (1 atm * 20.16 L) / (0.08206 atm·dm³/mol·K * 273 K)

n ≈ 0.928 mol di NH3

Quindi abbiamo 0.928 moli di NH3 che reagiscono con l'HCl.

Poiché la reazione avviene in modo quantitativo, il numero di moli di HCl sarà uguale al numero di moli di NH3. Quindi abbiamo anche 0.928 mol di HCl.

Calcoliamo il volume di HCl utilizzando la concentrazione fornita:

M = n / V

dove M è la molarità (concentrazione), n è il numero di moli e V è il volume in litri.

Possiamo risolvere per V:

V = n / M

V = 0.928 mol / 0.450 M

V ≈ 2.063 L

Quindi il volume di HCl necessario è di circa 2.063 litri.

Ora calcoliamo il pH della soluzione di HCl. Poiché l'HCl è un acido forte, si dissocia completamente in soluzione.

La concentrazione di H+ sarà uguale alla concentrazione di HCl:

[H+] = 0.450 M

Per calcolare il pH, utilizziamo la formula:

pH = -log[H+]

pH = -log(0.450)

pH ≈ 0.35

Quindi il pH della soluzione di HCl è circa 0.35.

Ricapitolando, il volume della soluzione di HCl richiesta è di circa 2.063 litri e il pH della soluzione è di circa 0.35.