Quando nem todas as concentrações estão no equilíbrio:
  1. Tabelar as concentrações iniciais e no equilíbrio de todas as espécies na expressão da constante de equilíbrio.
  2. Para as espécies que tanto a concentração inicial quanto a concentração no equilíbrio são conhecidas, calculamos a variação na concentração que ocorre à medida que o sistema atinge o equilíbrio.
  3. Use a estequiometria da reação (isto é, use os coeficientes na equação química balanceada) para calcular as variações na concentração para todas as outras espécies no equilíbrio.
  4. A partir das concentrações iniciais e das variações na concentração, calcule as concentrações no equilíbrio. Estas são usadas para avaliar a constante de equilíbrio.
Dissolve-se uma quantidade de amônia suficiente em 5,00 litros de água a 25^{\circ} \mathrm{C} para produzir tuna solução de 0,0124 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} de amônia. A solução é mantida até que atinja o equilíbrio. A análise da mistura em equilíbrio mostra que a concentração de \mathrm{OH}^{-}é 4,64 \mathrm{x} 10^{-4} \mathrm{~mol} / \mathrm{L}. Calcule a K a 25^{\circ} \mathrm{C} para a reação.
\mathrm{NH}_{3(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \leftrightarrows \mathrm{NH}_{4}^{+}{ }_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{OH}_{(\mathrm{aq})}^{-}

Passo 1

O enunciado dá a reação
\mathrm{NH}_3(aq) + \mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) \rightleftharpoons \mathrm{NH}_4^+(aq) + \mathrm{OH}^-(aq)
com concentração inicial de \mathrm{NH}_3 igual a 0,0124\\ \mathrm{mol/L} e, no equilíbrio, [\mathrm{OH}^-]=4,64\times10^{-4}\\ \mathrm{mol/L}. Precisamos usar tabela de concentrações, estequiometria e a expressão da constante de equilíbrio
K = \frac{[\mathrm{NH}_4^+][\mathrm{OH}^-]}{[\mathrm{NH}_3]}\,.

Passo 2

Tabelando concentrações (ignorando a concentração inicial de \mathrm{OH}^- gerada pela água pura, pois é muito pequena diante do valor medido):
\mathrm{NH}_3: inicial 0,0124, variação -x, equilíbrio 0,0124 - x
\mathrm{NH}_4^+: inicial 0, variação +x, equilíbrio x
\mathrm{OH}^-: inicial 0, variação +x, equilíbrio x

Passo 3

Como no equilíbrio [\mathrm{OH}^-]=4,64\times10^{-4}, temos x=4,64\times10^{-4}.

Passo 4

Logo as concentrações no equilíbrio são:
[\mathrm{NH}_3]_{\text{eq}} = 0,0124 - 4,64\times10^{-4} = 0,011936\\ \mathrm{mol/L},
[\mathrm{NH}_4^+]_{\text{eq}} = 4,64\times10^{-4}\\ \mathrm{mol/L},
[\mathrm{OH}^-]_{\text{eq}} = 4,64\times10^{-4}\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 5

Substituindo na expressão de K:
K = \frac{[\mathrm{NH}_4^+][\mathrm{OH}^-]}{[\mathrm{NH}_3]} = \frac{\bigl(4,64\times10^{-4}\bigr)\,\bigl(4,64\times10^{-4}\bigr)}{0,011936} = 1,80\times10^{-5}.

Resposta

K = 1,80\times10^{-5}

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