IME/ITA(IME) Equilíbrio químico

Aqui deverão ser postadas questões desses vestibulares e de outras instituições militares (EN, CN, EsPCEx etc.).

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anastacialina
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(IME) Equilíbrio químico

Mensagem não lida por anastacialina »

Oi, gente? :D Poderiam me ajudar nessa questão aqui por favor? Já vi 3 diferentes gabaritos: Elite, Olimpo e Poliedro. Acho que o do Olimpo é o mais certo, mas isso ainda me causa muitas dúvidas. Estou achando essa matéria bem difícil.

IME — Considere 100 mL de uma solução tampão aquosa (pH = 4,70) que contém 12,2 g de ácido benzoico (Ka = 4,50 * 10^-5). A fim de extrair o ácido dessa solução, utiliza-se o mesmo volume de um solvente orgânico imiscível em água. A mistura é agitada, deixada em repouso e, após a separação de fases, atinge o equilíbrio (Ke = 0,5):
1036.png
1036.png (24.26 KiB) Exibido 1440 vezes
Na fase orgânica, o ácido benzóico não se dissocia, mas sofre o seguinte processo de dimerização parcial (Kd = 2):
1037.png
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Calcule a concentração final do ácido benzóico na fase aquosa após a extração descrita acima.




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Ósmio
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Mai 2021 08 22:40

Re: (IME) Equilíbrio químico

Mensagem não lida por Ósmio »

Olá anastacialina,

Nesses tipos de problema que você tem um monte de equilíbrios, é melhor pensar em equilíbrios de carga e massa (caso não saiba isso, dê uma olhada depois). Enfim, vamos analisar a situação que temos equilíbrio entre as fases. Primeiro, temos que saber que a concentração final de ácido final deve ser igual a da inicial, até porque não estamos sumindo com o ácido (até onde eu saiba):

[tex3]M_i=\frac{12,2g}{122g/mol*0,1L}=1mol/L[/tex3]

Como estamos em equilíbrio, analisemos cada um dos equilíbrios envolvidos:

1) Equilíbrio do dímero

[tex3]2=\frac{[D]}{[AO]^2}[/tex3]

Onde D é a conc. do dímero e AO é a concentração do ácido em solução orgânica em equilíbrio

2) Equilíbrio de fases:

[tex3]0,5=\frac{[AO]}{[AQ]}[/tex3]

Onde AQ é o ácido na fase aquosa.

3) Equilíbrio entre sua forma ionizada e não ionizada:

[tex3]4,5*10^{-5}=\frac{10^{-4,7}*[B]}{[AQ]}[/tex3]

Onde [Ben] é a concentração do íon benzoato. Como queremos a concentração do ácido não ionizado na fase aquosa, colocaremos todas as espécies em função de AQ:

[tex3][AO]=0,5*[AQ]
\\ [D]=2*[AO]^2=2*(0,5)^2*[AQ]^2=0,5*[AQ]^2\\ [Ben]=\frac{4,5*10^{-5}}{{10^{-4,7}}}*[AQ]=2,25*[AQ][/tex3]

Sabendo que a conc. inicial é igual a inicial e sabendo que 1mol de dímero conta como dois mol de ácido (ou seja, a conc. do dímero é metade da do ácido que o originou), temos:

[tex3]1M=[AQ]+[AO]+[Ben]+2*[D]
\\1=[AQ]+0,5*[AQ~]+2,25*[AQ]+2*0,5*[AQ]^2\\1=3,75[AQ]+[AQ]^2\\ [AQ] =0,25mol/L[/tex3]

O problema da resolução do elite é que ele considera a estequiometria 1:1 do ácido benzóico com seu dímero, o que claramente é incorreto, mas o resultado acaba sendo o mesmo. A do olimpo está incorreta porque ele considerou uma diluição que não ocorre porque o solvente não é solúvel em água. A do poliedro eu considero incorreta pois entendi que tem uma solução tampão qualquer e que contém o ácido, mas o tampão não é formada pela neutralização dele (entende?), mas por sorte tanto do elite quanto do poliedro resultam em resultados iguais.

Última edição: Ósmio (Sáb 08 Mai, 2021 22:49). Total de 3 vezes.



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