Como resolver paso a paso estos ejercicios de Equilibrio quimico?

a. Calcule el valor de Ka para HC2H3O2 en solución 0,10M si la concentración H3O+ de la solución es 1.34 x 10-3M.

b. Calcule la concentración del ion hidronio de una solución 0,20M de ácido acético, empleando la constante de equilibrio del ejercicio anterior.

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1

Escribiré abreviadamente el acético como HA, y el ion acetato como A(-).

$$\begin{align}&HA+H_2O\ \Longleftrightarrow \ A^-+H_3O^+\end{align}$$

a)

Si en el equilibrio la concentración de hidronio es 1,34·10^(-3) M, por estequiometría la concentración de A(-) también tiene que ser 1,34·10^(-3) M, y la concentración de HAc ha de ser la inicial 0,10 M menos 1,34·10^(-3) M, así que

$$\begin{align}&K_a= \frac{[A^-]·[H_3O^+]}{[HA]}= \frac{1,34·10^{-3}·1,34·10^{-3}}{0,1 -1,34·10^{-3}} \approx \frac{1,34·10^{-3}·1,34·10^{-3}}{0,1}=1,80·10^{-5}\end{align}$$

En el cálculo anterior, cuando el ácido o la base son lo suficientemente débiles, se puede aproximar el denominador al valor de la concentración inicial del ácido o la base, puesto que por ser débil se disocia poco y en esa diferencia se puede considerar nula la concentración de lo que se disocia comparada con la concentración inicial del ácido o la base.

b)

$$\begin{align}&\ \ \ \ \ \qquad \qquad  HA\ \ \ \ +\ \ \ \ H_2O\ \ \ \ \Longleftrightarrow \ \ \ \ \ \ \ A^-\ \ \ \ +\ \ \ \ H_3O^+\\&Inicial\ \qquad 0,20\qquad \qquad 0\qquad \qquad \qquad 0\qquad \qquad \ \ \ 0\\&Reacc. \qquad \ \ \ \ x \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \ \ \ \ x \qquad \qquad \ \ \ x\\&Equil.\ \ \ \ \ \ 0,20-x  \qquad \qquad \qquad \qquad \ \ \ \ \ \ x \qquad \qquad \ \ \ x\end{align}$$

Inicialmente la concentración de HA es 0,2 M y las de A(-) y H3O(+), 0 M

Luego reaccionan x mol de HA y producen x mol de A(-) y x mol de H3O(+)

Lo que queda en el equilibrio son (0,2-x) M para el HA, x M para el A(-) y x M para el H3O(+).

$$\begin{align}&1,80·10^{-5}=\frac{x·x}{0,2-x} \approx \frac{x^2}{0,2}\end{align}$$

Resolviendo la ecuación resulta

x = [H3O(+)] =1,90 · 10^(-3) M

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