Calcule a concentração de todas as espécies em equilíbrio após a reação de 25,00 mL de
com
de
.
Dado:
e
Passo 1
O enunciado pede as concentrações em equilíbrio da reação redox entre
e
após mistura de
mL de solução
mol
de
(portanto
) com
mL de solução
mol
de
(portanto
).
Conteúdo: equilíbrio químico aplicado a reações redox, uso da equação de Nernst e da relação entre potencial padrão de célula e constante de equilíbrio.
Conteúdo: equilíbrio químico aplicado a reações redox, uso da equação de Nernst e da relação entre potencial padrão de célula e constante de equilíbrio.
Passo 2
Balanceamos a reação global. As semirreações padrão são:
Multiplicando a primeira por
e somando, obtemos
O total de elétrons trocados é
.
Passo 3
Calculamos as quantidades iniciais (moles) antes de qualquer reação:
volume total mL
L.
volume total
Seja
o avanço (em mol) da reação na forma balanceada:
As concentrações em equilíbrio serão
.
Passo 4
Usamos a relação entre
de célula e constante de equilíbrio
:
Aqui
é a expressão de equilíbrio para
isto é
Passo 5
Em princípio, a reação tende ao consumo quase total de
(limitante) porque
é enorme. Para estimar
com boa aproximação, note que espera-se
mol e
. Definindo
, temos
Assim
Logo
mol, extremamente pequeno.
Passo 6
Logo o avanço efetivo é
mol. Então as quantidades finais são
Convertendo em concentração (
L):
Resposta
[
]
mol
[ ]
mol
[ ]
mol
[ ]
mol
[
[
[