Qual é a concentração de equilíbrio de C2O42− em uma solução 0.20 M de ácido oxálico?

Responda:

["C"_2 "O"_4 ^(2-)]=1.5*10^(-4)*mol*dm^(-3)

Explicação:

Para o folha de dados encontrado no Chemistry Libretext,

K_(a1)=5.6*10^(-2) e K_(a2)=1.5*10^(-4) [1]

para a dissociação do primeiro e do segundo próton quando o ácido oxálico "C"_2 "H"_2 "O"_4 dissolve-se na água a 25^"o" "C" (298*"K").

Construa o "RICE" tabela (em moles por litro, mol*dm^(-3), ou equivalente "M") para a dissociação do primeiro próton oxálico. Deixe o aumento em "H"^+(aq) concentração seja x*mol*dm^(-3).

color(grey)R" " "C"_2 "H"_2 "O"_4 (aq)rightleftharpoons "C"_2 "H" "O"_4^(-)(aq) + "H"^+(aq)
color(grey)(I)" " 0.20
color(grey)(C)" " " "-x " " +x" "+x
color(grey)(E)" "0.20-x " "x" "x

Por definição,

K_(a1)=(["C"_2 "H" "O"_4^(-)(aq)] ["H"^+(aq)])/(["C"_2 "H"_2 "O"_4 (aq)])=5.6*10^(-2)

A simplificação da expressão fornecerá uma equação quadrática sobre x, resolvendo para x["C"_2 "H" "O"_4^(-)]=x=8.13*10^(-2)*mol*dm^(-3)
(descarte a solução negativa, pois as concentrações sempre devem ser maiores ou iguais a zero).

Agora construa um segundo "RICE" tabela, para a dissociação do segundo próton oxálico do amphiprotic "C"_2 "H" "O"_4^(-)(aq) íon. Deixe a mudança "C"_2 "O"_4^(2-)(aq) be +y*mol*dm^(-3). Nenhuma dessas espécies estava presente na solução inicial. (K_w é negligenciável) Assim, o inicial concentração de ambos "C"_2 "H" "O"_4 ^(-) e "H"^+ será o mesmo que no equilíbrio posição do primeiro reação de ionização.

color(grey)R" " "C"_2 "H" "O"_4 ^(-)(aq)rightleftharpoons "C"_2 "O"_4^(2-)(aq) + "H"^+(aq)
color(grey)(I)" " 8.13*10^(-2) " "0" "8.13*10^(-2)
color(grey)(C)" " " "-y " " +y" "+y
color(grey)(E)" "8.13*10^(-2)-y " "y" " 8.13*10^(-2)+y

É razoável supor que

a. 8.13 *10^(-2)-y~~8.13 *10^(-2),

b. 8.13 * 10^(-2)+y ~~8.13 * 10^(-2) e
c. A dissociação de "C" _2 "H" "O"_4^(-)(aq ) pose neglectable influence on the equilibrium position of the first reaction Given the fact that K_ (a1) << K_ (a2) #

Assim
K_(a2)=(["C"_2"O"_4^(2-)(aq)] ["H"^+(aq)])/(["C"_2 "H" "O"_4 ^(-)(aq)])=1.5*10^(-4)~~((cancel(8.13 *10^(-2)))*y)/(cancel(8.13 *10^(-2)))

Conseqüentemente ["C"_2"O"_4^(2-)(aq)]=y~~K_(a2)=1.5cdot 10^(-4)]cdot molcdot dm^(-3)

Referências:
[1] E1: constantes de dissociação ácidas a 25 ° C, Chemistry LibreText, https://chem.libretexts.org/Reference/Reference_Tables/Equilibrium_Constants/E1%3A_Acid_Dissociation_Constants_at_25%C2%B0C