Solubilidade

- A grande solubilidade do CO2 em água (900 mL/L a 20 ºC e 1 atm), pode ser explicada pela polarização dessa molécula pela água (dipolo permanente) sendo que o equilíbrio dessa solubilidade pode ser expresso por: 
CO2 (g) ⇄ CO2 (aq.)     K = 2,3 x 10^-2 mol/L.atm
 Nesse caso, outro fator que influencia a solubilidade é a ocorrência de uma reação ácido-base entre solvente e soluto, como indicado pela seguinte equação:
 CO2 (aq.) + H2 O ⇄ 2 H3O+ + CO3^-2     Ka = 2,02 x 10^-17mol/L
 Em relação aos fatores apresentados, omitindo-se a etapa reacional (ácido-base), assinale a alternativa que apresenta a solubilidade do CO2 em água (em mL/L). (Dados: R = 0,082 atm.L/K.mol; Massa Molar do CO2 = 44 g/mol) 
a) 0,55. 
b) 5,5. 
c) 55. 
d) 550. 
e) 5.500.

R=D

Olá! Nesse caso, uma boa forma de resolver essa questão é através de uma tabelinha que representa o desenrolar da reação que a questão pediu para considerar, o equilíbrio da solubilidade (a questão pediu para desconsiderar a reação de equilíbrio ácido base entre CO2 e H2O).

Assim: 
                              CO2 (g) ⇄ CO2 (aq)
          n ínicio            1                0
          n que reagiu    -x               +x
          n equilibrio      (1-x)          (0+x)
         
Considerando a constante de equilíbrio dada:  K = 2,3 x 10^-2 mol/L.atm, vamos montar com as concentrações que encontramos:

k= [produto]/ [reagente]

2,3 x 10^-2= x/ (1-x)
x= 0, 222 mol


Sabemos que nas CNTP o volume molar é 22, 4L/mol (você pode confirmar isso devido ao valor de R que a questão pediu para considerar: 0, 082 atm.L/K.mol, pois esse valor indica que a reação está nas CNTP, como indica as unidades de medida). Então, com uma simples regra de três:

22,4L----- 1mol
YL--------0,22mol
Y= 0,550L=  550ml de CO2 por Litro de água.

Espero que tenha ficado claro. A questão apresenta muitas informações, talvez existam outras formas de resolver.

Obs: na tabela, no número de Mol inicial, utilizei 1M porque a questão não determinou para quantos mols seriam, então utilizei 1 como sendo o valor fornecido pela enquação. Então se o número de mol fosse maior que 1M ou menor, ao invés de 1M eu preencheria a tabela com o valor pedido. Ok?

Esclarecendo também que o xmol encontrado representa o número de Mol do equilíbrio (o que foi gasto nos reagentes (por isso -x) e que foi formado no produto: +x). Em seguida, encontrei a solubilidade, ou seja o quanto esse mol representa em volume com relação a água (já que no equilíbrio o CO2 é um reagente aquoso).

Muito obrigada!!!