Qual a concentração de íons hidrônio a 25^circ C em
*(a) ácido cloroacético 0,100 mol L^-1 ?
*(b) cloroacetato de sódio 0,100 mol L^-1 ?
© metilamina 0,0100 mol L^-1 ?
(d) cloreto de metilamina 0,0100 mol L^-1 ?
*(e) cloreto de anilina 1,00 times 10^-3 mol L^-1 ?
(f) HIO3 0,200 mol L^-1 ?

Passo 1

Vamos analisar o que o enunciado está pedindo. Queremos encontrar a concentração de íons hidrônio ( H3O^+) em uma solução de ácido cloroacético com concentração de 0,100 mol L^-1 a 25^circ C. O ácido cloroacético é um ácido fraco, então vamos precisar usar a constante de dissociação ácida ( Ka) para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, escrevemos a equação de dissociação do ácido cloroacético ( CH2ClCOOH):
CH2ClCOOH <=ftharpoons CH2ClCOO^- + H3O^+

Passo 3

Chama a constante de dissociação ácida ( Ka) para o ácido cloroacético, que é aproximadamente 1,4 times 10^-3.

Passo 4

Vamos montar a expressão de Ka:
Ka = [CH2ClCOO^-][H3O^+][CH2ClCOOH]
Assumindo que a variação de concentração do ácido está relacionada a x, que é a concentração de H3O^+:
Ka = x times x0,100 - x approx x^20,100
Aqui, simplificamos dizendo que 0,100 - x approx 0,100 porque Ka é pequeno.

Passo 5

Resolvendo para x:
x^2 = Ka times 0,100
x^2 = 1,4 times 10^-3 times 0,100
x^2 = 1,4 times 10^-4
x = raiz1,4 times 10^-4
x approx 1,18 times 10^-2 mol L^-1

Passo 6

Agora, vamos encontrar a concentração de íons hidrônio em uma solução de cloroacetato de sódio ( CH2ClCOONa) com concentração de 0,100 mol L^-1 a 25^circ C. O cloroacetato de sódio é um sal que se dissocia completamente em CH2ClCOO^- e Na^+. A espécie CH2ClCOO^- é a base conjugada do ácido cloroacético, então vamos precisar usar a constante de basicidade ( Kb).

Passo 7

Primeiro, relacionamos Ka e Kb usando a relação:
Ka times Kb = Kw
Sabemos que Kw = 1,0 times 10^-14 a 25^circ C. Já temos Ka = 1,4 times 10^-3, então:
Kb = KwKa = 1,0 times 10^-141,4 times 10^-3 approx 7,14 times 10^-12

Passo 8

Escrevemos a equação de hidrólise da base conjugada:
CH2ClCOO^- + H2O <=ftharpoons CH2ClCOOH + OH^-

Passo 9

Montamos a expressão de Kb:
Kb = [CH2ClCOOH][OH^-][CH2ClCOO^-]
Assumindo que a variação de concentração é x, que é a concentração de OH^-:
Kb = x times x0,100 - x approx x^20,100
Novamente, simplificamos 0,100 - x approx 0,100.

Passo 10

Resolvendo para x:
x^2 = Kb times 0,100
x^2 = 7,14 times 10^-12 times 0,100
x^2 = 7,14 times 10^-13
x = raiz7,14 times 10^-13 approx 8,45 times 10^-7 mol L^-1

Passo 11

Agora, encontramos a concentração de OH^- e usamos a relação Kw = [H3O^+][OH^-] para achar [H3O^+]:
[H3O^+] = Kw[OH^-] = 1,0 times 10^-148,45 times 10^-7 approx 1,18 times 10^-8 mol L^-1

Passo 12

Queremos determinar a concentração de íons hidrônio em uma solução de metilamina ( CH3NH2) com concentração de 0,0100 mol L^-1 a 25^circ C. A metilamina é uma base fraca, então vamos usar a constante de basicidade ( Kb).

Passo 13

Primeiro, vamos identificar a constante de basicidade da metilamina, que é aproximadamente 4,4 times 10^-4.

Passo 14

Escrevemos a equação de hidrólise da base:
CH3NH2 + H2O <=ftharpoons CH3NH3^+ + OH^-

Passo 15

Montamos a expressão de Kb:
Kb = [CH3NH3^+][OH^-][CH3NH2]
Assumindo que a variação de concentração é x, que é a concentração de OH^-:
Kb = x times x0,0100 - x approx x^20,0100

Passo 16

Resolvendo para x:
x^2 = Kb times 0,0100
x^2 = 4,4 times 10^-4 times 0,0100
x^2 = 4,4 times 10^-6
x = raiz4,4 times 10^-6 approx 2,10 times 10^-3 mol L^-1

Passo 17

Agora, encontramos [OH^-] e usamos a relação Kw = [H3O^+][OH^-]:
[H3O^+] = Kw[OH^-] = 1,0 times 10^-142,10 times 10^-3 approx 4,76 times 10^-12 mol L^-1

Passo 18

Agora, vamos calcular a concentração de íons hidrônio em uma solução de cloreto de metilamina ( CH3NH3Cl) com concentração de 0,0100 mol L^-1 a 25^circ C. O cloreto de metilamina é um sal que se dissocia completamente em CH3NH3^+ e Cl^-. A espécie CH3NH3^+ é a conjugada ácida da metilamina, então vamos usar a constante de dissociação ácida ( Ka).

Passo 19

Relacionamos Ka e Kb usando:
Ka times Kb = Kw
Já que Kb da metilamina é 4,4 times 10^-4:
Ka = KwKb = 1,0 times 10^-144,4 times 10^-4 approx 2,27 times 10^-11

Passo 20

Escrevemos a equação de dissociação da espécie conjugada ácida:
CH3NH3^+ <=ftharpoons CH3NH2 + H3O^+

Passo 21

Montamos a expressão de Ka:
Ka = [CH3NH2][H3O^+][CH3NH3^+]
Assumindo que a variação de concentração é x, que é a concentração de H3O^+:
Ka = x times x0,0100 - x approx x^20,0100

Passo 22

Resolvendo para x:
x^2 = Ka times 0,0100
x^2 = 2,27 times 10^-11 times 0,0100
x^2 = 2,27 times 10^-13
x = raiz2,27 times 10^-13 approx 1,51 times 10^-7 mol L^-1

Passo 23

Vamos determinar a concentração de íons hidrônio em uma solução de cloreto de anilina ( C6H5NH3Cl) com concentração de 1,00 times 10^-3 mol L^-1 a 25^circ C. O cloreto de anilina se dissocia completamente em C6H5NH3^+ e Cl^-. A espécie C6H5NH3^+ é a conjugada ácida da anilina, então vamos usar a constante de dissociação ácida ( Ka).

Passo 24

Primeiro, identificamos o Kb da anilina, que é aproximadamente 4,3 times 10^-10. Usamos a relação:
Ka = KwKb = 1,0 times 10^-144,3 times 10^-10 approx 2,33 times 10^-5

Passo 25

Escrevemos a equação de dissociação da espécie conjugada ácida:
C6H5NH3^+ <=ftharpoons C6H5NH2 + H3O^+

Passo 26

Montamos a expressão de Ka:
Ka = [C6H5NH2][H3O^+][C6H5NH3^+]
Assumindo que a variação de concentração é x, que é a concentração de H3O^+:
Ka = x times x1,00 times 10^-3 - x approx x^21,00 times 10^-3

Passo 27

Resolvendo para x:
x^2 = Ka times 1,00 times 10^-3
x^2 = 2,33 times 10^-5 times 1,00 times 10^-3
x^2 = 2,33 times 10^-8
x = raiz2,33 times 10^-8 approx 4,83 times 10^-4 mol L^-1

Passo 28

Por fim, vamos calcular a concentração de íons hidrônio em uma solução de HIO3 com concentração de 0,200 mol L^-1 a 25^circ C. O HIO3 é um ácido forte, o que significa que ele se dissocia completamente em H^+ e IO3^-.

Passo 29

Como é um ácido forte, toda a concentração de HIO3 se dissocia em íons hidrônio:
HIO3 H^+ + IO3^-

Passo 30

Portanto, a concentração de íons hidrônio será igual à concentração inicial do ácido:
[H3O^+] = 0,200 mol L^-1

Resposta

A concentração de íons hidrônio é 0,200 mol L^-1.

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