Calcular a concentração de todas as espécies em equilíbrio nas soluções a seguir. Utilizar o método sistemático para o tratamento dos equilíbrios químicos. Realizar as aproximações que julgar conveniente, dentro de um erro relativo de 10%. Desprezar o efeito eletrolítico das soluções (Teoria moderna da dissociação eletrolítica - último tópico da PROVA 1).
© HClO 0,040 mol L^-1 ;( рКансIо =7,50 ; pKw=14)
R: [H3 O^+]=[ClO^-]=3,56 times 10^-5 mol L^-1 ;[HO^-]=2,8 times 10^-10 mol L^-1 ;[HClO]=0,040 mol L^-1;

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de equilíbrio químico juntos! A questão pede para calcular as concentrações de todas as espécies presentes na solução de ácido hipocloroso (HClO) a 0,040 mol/L. Vamos precisar usar conceitos de Equilíbrio Químico, especialmente o Método Sistemático, e aplicar as Constantes de Dissociação ( e ) para resolver.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que está acontecendo na solução. O ácido hipocloroso ( HClO rightarrow H^+ + ClO^- ) se dissocia em água da seguinte forma:
Aqui, é o ânion hipoclorito. Nosso objetivo é encontrar as concentrações de todas as espécies na solução em equilíbrio.

Passo 3

Vamos usar a expressão da constante de dissociação ácida ( pKa = 7,50 ) para o Ka = 10^-pKa . Sabemos que:
Ka = 10^-7,50 = 3,16 times 10^-8
Primeiro, precisamos encontrar usando a relação:
Calculando:

Passo 4

Agora, montamos a tabela de concentração inicial, de equilíbrio e as variações para a dissociação do ccc & HClO & rightarrow & H^+ & + & ClO^- Inicial & 0,040 & & 0 & & 0 Variação & -x & & +x & & +x Equilíbrio & 0,040 - x & & x & & x :
çãí

Passo 5

Substituímos esses valores na expressão de Ka = [H^+][ClO^-][HClO] = x cdot x0,040 - x = x^20,040 - x :
3,16 times 10^-8 = x^20,040 - x
Sabemos que , então:

Passo 6

Como 3,16 times 10^-8 approx x^20,040 é muito pequeno, a quantidade de x^2 = 3,16 times 10^-8 times 0,040 será bem pequena comparada a 0,040. Então, podemos aproximar x^2 = 1,264 times 10^-9 . Assim, a equação fica:
x = raiz1,264 times 10^-9
Resolvendo para x approx 3,56 times 10^-5 , mol cdot L^-1 :
Esse valor de representa a concentração de e .

Passo 7

Agora, para encontrar a concentração de Kw = [H^+][HO^-] = 10^-14 , usamos a relação da constante de ionização da água ( 10^-14 = 3,56 times 10^-5 times [HO^-] ):
[HO^-] = 10^-143,56 times 10^-5
Sabemos que [HO^-] approx 2,81 times 10^-10 , mol cdot L^-1 , então:

Resposta

As concentrações das espécies em equilíbrio são:

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