Enunciado

Escreva as equações de balanço de carga para as soluções do Problema 11-4.

  1. 0,20   m o l   L - 1 em H 3 A s O 4 .
  2. 0,10   m o l   L - 1 em N a 2 H A s O 4 .
  3. 0,0500   m o l   L - 1 em H C l O e 0,100   m o l   L - 1 em N a C l O .
  4. 0,25   m o l   L - 1 em N a F e saturada com C a F 2 .
  5. 0,100   m o l   L - 1 em N a O H e saturada com Z n ( O H ) 2 , o qual sofre a reação Z n ( O H ) 2 + 2 O H - ⇌ Z n ( O H ) 4 2 - .
  6. saturada com B a C 2 O 4 .
  7. saturada com C a F 2 .

Passo 1

Olá pessoal, para a resolução deste exercício precisamos relembrar a teoria. Vamos lá!

As soluções eletrolíticas são eletricamente neutras mesmo que possam conter milhões de íons carregados. As soluções são neutras porque a concentração molar de cargas positivas em uma solução de um eletrólito sempre se iguala à concentração molar de cargas negativas. Ou seja:

n °   d e   c a r g a s   p o s i t i v a s   m o l L = n °   d e   c a r g a s   n e g a t i v a s   m o l L

Para o item (a) temos os equilíbrios iônicos do ácido arsênico representados pelas seguintes equações químicas:

H 3 A s O 4 + H 2 O ⇌ H 3 O + + H 2 A s O 4 -

H 2 A s O 4 - + H 2 O ⇌ H 3 O + + H A s O 4 2 -

H 3 A s O 4 - 2 + H 2 O ⇌ H 3 O + + A s O 4 3 -

2 H 2 O ⇌ H 3 O + + O H -

A expressão do balanço de carga será:

H 3 O + = O H - + H 2 A s O 4 - + 2 ∙ H A s O 4 2 - + 3 ∙ A s O 4 3 -

Podemos observar que a concentração de H A s O 4 2 - está multiplicada por 2, porque para cada mol, ele contribui com dois mols de carga negativa. Do mesmo modo ocorre para a concentração de A s O 4 3 - que está multiplicada por 3.

Para o item (b) teremos as seguintes equações químicas:

N a 2 H A s O 4 + H 2 O ⇌ H 3 O + + H 2 A s O 4 -

H 2 A s O 4 - + H 2 O ⇌ H 3 O + + H A s O 4 2 -

H 3 A s O 4 - 2 + H 2 O ⇌ H 3 O + + A s O 4 3 -

2 H 2 O ⇌ H 3 O + + O H -

A expressão do balanço de carga será:

H 3 O + = O H - + H 2 A s O 4 - + 2 ∙ H A s O 4 2 - + 3 ∙ A s O 4 3 -

Passo 2

No item (c) temos uma solução de H C l O e N a C l O

N a C l O ⇌ N a + + C l O -

C l O - + H 2 O ⇌ H C l O + O H -

H C l O + H 2 O ⇌ H 3 O + + C l O -

2 H 2 O ⇌ H 3 O + + O H -

Sendo assim, nossa equação de balanço de cargas neste caso será:

H 3 O + + [ N a + ] = C l O - + O H -

Para o item (d) temos as reações:

N a F ⇌ N a + + F -

C a F 2 ⇌ C a 2 + + 2 F -

2 H 2 O ⇌ H 3 O + + O H -

E o balanço de carga é:

N a + + 2 C a 2 + + [ H 3 O + ] = [ F - ] + [   O H - ]

No item (e), sabemos que a reação de N a O H produz:

N a O H ⇌ N a + + O H -

E pelo enunciado temos a seguinte reação:

Z n ( O H ) 2 + 2 O H - ⇌ Z n ( O H ) 4 2 -

2 H 2 O ⇌ H 3 O + + O H -

Sendo assim:

N a + + [ H 3 O + ] = [ O H - ] + 2 [ Z n O H 4 2 - ]

Passo 3

(f) A reação que ocorre para B a C 2 O 4 , são as seguintes:

B a C 2 O 4 ⇌ B a 2 + + C 2 O 4 2 -

C 2 O 4 2 - + H 2 O ⇌ H C 2 O 4 - + O H -

H C 2 O 4 - + H 2 O ⇌   H 2 C 2 O 4 + O H -

2 H 2 O ⇌ H 3 O + + O H -

E nosso balanço de carga será:

2 ∙ B a 2 + + H 3 O + = 2 ∙ C 2 O 4 2 - + H C 2 O 4 - + [ O H - ]

E por fim, no item (g) temos:

C a F 2 ⇌ C a 2 + + 2 F -

F - + H 2 O ⇌ H F + O H -

2 H 2 O ⇌ H 3 O + + O H -

Com as equações conseguimos descobrir o balanço de carga:

2 ∙ C a 2 + + H 3 O + = F - + [ O H - ]

Ufa, esse acabou! Até mais pessoal.

Resposta

  1. H 3 O + = O H - + H 2 A s O 4 - + 2 ∙ H A s O 4 2 - + 3 ∙ A s O 4 3 -
  2. H 3 O + = O H - + H 2 A s O 4 - + 2 ∙ H A s O 4 2 - + 3 ∙ A s O 4 3 -
  3. H 3 O + + N a + = C l O - + O H -
  4. N a + + 2 C a 2 + + [ H 3 O + ] = [ F - ] + [   O H - ]
  5. N a + + [ H 3 O + ] = [ O H - ] + 2 [ Z n O H 4 2 - ]
  6. 2 ∙ B a 2 + + H 3 O + = 2 ∙ C 2 O 4 2 - + H C 2 O 4 - + O H -
  7. 2 ∙ C a 2 + + H 3 O + = F - + [ O H - ]

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