Escreva expressões de balanço de massa para uma solução:
© 0,100 mol L^-1 em NaOH e saturada com Zn(OH)2, o qual sofre a reação Zn(OH)2+2 OH^- <=ftharpoons Zn(OH).

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que o enunciado está pedindo. A questão nos apresenta uma solução que contém 0,100 mol/L de NaOH e está saturada com Zn(OH)₂. Além disso, sabemos que Zn(OH)₂ pode reagir com íons OH⁻ segundo a reação:
Zn(OH)2 + 2,OH^- <=ftharpoons Zn(OH)4^2-
Nosso objetivo aqui é escrever as expressões de balanço de massa para essa solução. Para resolver isso, precisamos entender o conceito de balanço de massa, que basicamente nos ajuda a contabilizar todas as espécies químicas presentes na solução, considerando suas reações.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar todas as espécies químicas envolvidas na solução. Temos:
  • NaOH, que se dissocia completamente em Na⁺ e OH⁻.
  • Zn(OH)₂, que pode se dissolver de maneira limitada formando Zn(OH)₄²⁻.
  • Zn(OH)₄²⁻, que é o produto da reação entre Zn(OH)₂ e OH⁻.

Passo 3

Vamos definir algumas variáveis para facilitar:
  • NaOH Na^+ + OH^- (concentração inicial de NaOH)
  • = solubilidade de Zn(OH)₂
  • = quantidade de Zn(OH)₂ que reage para formar Zn(OH)₄²⁻
Como NaOH se dissocia completamente:
Portanto, a concentração de OH⁻ proveniente do NaOH é 0,100 mol/L.

Passo 4

Agora, consideramos a dissolução de Zn(OH)₂:
Zn(OH)2 <=ftharpoons Zn(OH)4^2-
Se mol/L de Zn(OH)₂ se dissolver, isso implica que:
  • A concentração de Zn(OH)₂ não dissolvido será .
  • A concentração de Zn(OH)₄²⁻ formada será .

Passo 5

Vamos fazer o balanço de massa para cada espécie:
  1. Para Zn(OH)₂:
    A quantidade total de Zn(OH)₂ é a solubilidade Zn(OH)2: s = (s - x) + x . Parte dela permanece não dissociada ( OH^-: 0,100 + 0 = [OH^-]total - 2x ) e parte reage para formar Zn(OH)₄²⁻ ( ).
  2. Para OH⁻:
    Inicialmente, temos 0,100 mol/L de OH⁻ do NaOH. Além disso, a reação consome 2 mol de OH⁻ para cada mol de Zn(OH)₂ que reage.
    Aqui, consideramos que a reação consome OH⁻, reduzindo sua concentração total.

Passo 6

Agora, reorganizamos as equações de balanço:
  1. Para Zn(OH)₂, a equação já está equilibrada:
    s = s
    Isso nos mostra que a quantidade total de Zn(OH)₂ permanece constante.
  2. Para OH⁻:
    [OH^-]total = 0,100 - 2x

Passo 7

Por fim, combinando tudo, temos as expressões de balanço de massa para a solução:
Zn(OH)2: s = (s - x) + x OH^-: [OH^-] = 0,100 - 2x

Resposta

As expressões de balanço de massa para a solução são:
Zn(OH)2: s = (s - x) + x OH^-: [OH^-] = 0,100 - 2x

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