Problema de equilíbrio sobre o ácido sulfuroso?

Bem, a primeira coisa que eu faria é configurar todos os componentes necessários: reação, tabela do ICE e o ponto geral da pergunta. Aqui, todas as tabelas do ICE estão em molaridade.

Em geral, a pergunta deseja que você reconheça / aproxime isso:

  • Às vezes, você pode ignorar a segunda dissociação de um ácido poliprótico, principalmente se for a última dissociação que ele pode fazer.
  • O "pH" é, portanto, ditado principalmente pela primeira dissociação de um ácido diprótico, especialmente se o primeiro próton for de um ácido não forte (K_(a1) < 1).
  • As espécies predominantes refletirão as magnitudes relativas dos "pH" vs "pK"_(ai). Se "pH" < "pK"_(ai), então o ácido "pK"_(ai) representa existirá em sua forma ácida e vice-versa. Você pode verificar isso usando a equação de Henderson-Hasselbalch, mas deve conseguir fazer isso conceitualmente nos exames para verificar seu trabalho.

AVISO LEGAL: RESPOSTA LONGA!

Presumo que agora você já saiba como configurar e usá-lo para um ácido monoprótico, e isso é apenas uma extensão do ácido diprótico. É uma questão de manter sua visão geral correta e saber quais suposições devem ser feitas.

a)

"H"_2"SO"_3(aq) rightleftharpoons "HSO"_3^(-)(aq) + "H"^(+)(aq)

"I"" ""0.01"" "" "" "" "0" "" "" "" "" "0
"C"" "-x" "" "" "+x" "" "" "" "+x
"E"" "0.01 - x" "" "x" "" "" "" "" "x

K_(a1) = (x^2)/(0.01 - x) = 1.5 xx 10^(-2)

By using the quadratic formula, which must be done because the K_(a1) is not small enough at this low concentration, you should get

x = "0.00686 M"

Então, as espécies em solução após dissociação bb1 estamos:

  • "0.00314 M H"_2"SO"_3
  • "0.00686 M HSO"_3^(-)
  • "0.00686 M H"^(+)

Agora, a "HSO"_3^(-) deve se dissociar novamente, desta vez usando K_(a2) = 9.1 xx 10^(-8) (sem ignorar o "H"^(+) que já foi gerado a partir da etapa de equilíbrio anterior).

Aqui, sabemos que a segunda dissociação será muito insignificante, mas farei de qualquer maneira para mostrar como é pequena e por que a ignoraríamos.

"HSO"_3^(-)(aq) rightleftharpoons "SO"_3^(2-)(aq) + "H"^(+)(aq)

"I"" ""0.00686"" "" "" "" "0" "" "" "" "0.00686
"C"" "-x" "" "" "" "+x" "" "" "+x
"E"" "0.00686 - x" "" "x" "" "" "" "0.00686 + x

K_(a2) = 9.1 xx 10^(-8) = (x(0.00686 + x))/(0.00686 - x)

Aqui, você pode usar o pequeno x aproximação, já que K_(a2) é muito pequeno (10^(-5) geralmente é um bom ponto de corte) e você obtém:

K_(a2) ~~ (x(0.00686 + cancel(x)))/(0.00686 - cancel(x)) ~~ x

= 9.1 xx 10^(-8) "M"

(0.0013% dissociation)

Então, depois de considerar dissociação bb2 além de dissociação 1, nós ainda temos global:

  • color(blue)("0.00314 M H"_2"SO"_3) novamente, aproximadamente, uma vez que a dissociação percentual era tão pequena.
  • (0.00686 - 9.1 xx 10^(-8)) "M HSO"_3^(-) ~~ color(blue)("0.00686 M HSO"_3^(-))
  • color(blue)(9.1 xx 10^(-8) "M SO"_3^(2-)), mas praticamente consideramos zero ...
  • "0.00686 M H"^(+) + 9.1 xx 10^(-8) "M H"^(+) ~~ color(blue)("0.00686 M H"^(+))

b)

Depois de todo esse trabalho para verificar os estágios da variação de ["H"^(+)], pela "pH" deve ser fácil.

color(blue)("pH") = -log["H"^(+)] = color(blue)(2.16)

c)

At "pH" 0.5, 5.5e 9, vamos considerar isso conceitualmente sem nenhum cálculo.

  • At "pH" 0.5, a solução é amoras ácido do que o primeiro "pKa" of 1.81 (que, se "pH" = 1.81, marca o ponto de meia equivalência para o "H"_2"SO"_3//"HSO"_3^(-) equilíbrio) e o segundo "pKa" of 7.04 (que, se "pH" = 7.04, marca o ponto de meia equivalência para o "HSO"_3^(-)//"SO"_3^(2-) equilíbrio).

This tells us that the solution will be dominated by the most acidic form of color(blue)(bb("H"_2"SO"_3)), i.e. itself.

  • At "pH" 5.5, a solução é amoras básico que "pKa" = 1.81 (pertencendo à "H"_2"SO"_3) e amoras ácido do que "pKa" = 7.04 (pertencendo à "HSO"_3^(-)).

So, the form of "H"_2"SO"_3 that will dominate is more basic than "H"_2"SO"_3 but more acidic than "SO"_3^(2-). Therefore, color(blue)(bb("HSO"_3^(-))) dominates here.

  • Suponho que você possa descobrir isso neste momento; a "pH" of 9 is mais básico que ambos "pKa"s, então o a maioria espécies básicas dominam, isto é, color(blue)(bb("SO"_3^(2-))).