Dada uma solução de HCl de concentração , Faça o que se pede:
(b) Realize o balanço de cargas e de massa. Determine a equação característica do equilíbrio.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para ajudar com um exercício de química sobre o equilíbrio de uma solução de HCl com concentração . O que vamos precisar aqui é entender como balancear cargas e massas nessa solução e, com isso, determinar a equação que descreve o equilíbrio químico. Vamos dar um passo de cada vez para deixar tudo bem claro!

Passo 2

Primeiro, vamos identificar todas as espécies químicas presentes na solução. O HCl é um ácido forte, o que significa que ele se dissocia completamente em íons H⁺ e Cl⁻ na água. Além disso, a água (H₂O) também se autoioniza um pouquinho, formando H⁺ e OH⁻.
Então, nossas espécies são:
  • H⁺ proveniente do HCl
  • Cl⁻ proveniente do HCl
  • H⁺ e OH⁻ provenientes da autoionização da água

Passo 3

Agora, vamos fazer o mass balance para o hidrogênio (H) e o cloro (Cl). Isso significa que a quantidade total de H e Cl deve ser igual nos reagentes e nos produtos.
Para o Cloro (Cl):
Como o HCl se dissocia completamente, a concentração de Cl⁻ será igual à concentração inicial de HCl:
Para o Hidrogênio (H):
O total de H⁺ na solução vem tanto do HCl quanto da autoionização da água:
á
Vamos chamar á.

Passo 4

Em seguida, fazemos o charge balance, ou balanço de cargas. Isso significa que a soma das cargas positivas deve ser igual à soma das cargas negativas na solução.
As cargas positivas vêm de H⁺ e as negativas de Cl⁻ e OH⁻:
Sabemos que:
onde é a constante de autoionização da água ( ).
Substituindo, temos:

Passo 5

Agora, vamos juntar tudo isso para formar a equação característica do equilíbrio. Substituímos pela concentração de HCl dada:
Multiplicando ambos os lados por para eliminar o denominador:
Rearranjando os termos:

Resposta

A equação característica do equilíbrio é:

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c)
R.:
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