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acido base soluciones selectividad

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Academic year: 2020

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(1)Modelo 2014. Pregunta 1B.- Los átomos X, Y y Z corresponden a los tres primeros elementos consecutivos del grupo de los anfígenos. Se sabe que los hidruros que forman estos elementos tienen temperaturas de ebullición de 373, 213 y 232 K, respectivamente. d. Explique el carácter anfótero del hidruro del elemento X. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. El agua se encuentra parcialmente ionizada según el equilibrio: d. H2O  H+ + OH‒ Kw = 10‒14 Su comportamiento anfótero es debido a que puede actuar como ácido o como base. Puede comportarse como ácido cediendo protones, puede actuar como base cediendo oxidrilos o captando protones para formar H3O+.. Modelo 2014. Pregunta 2B.- Justifique si el pH resultante de cada una de las siguientes mezclas será ácido, básico o neutro. a) 50 mL de HCl 0,1 M + 10 mL de NaOH 0,2 M. b) 20 mL de HAc 0,1 M + 10 mL de NaOH 0,2 M. c) 30 mL de NaCl 0,2M + 30 mL de NaOH 0,1 M. d) 10 mL de HCl 0,1 M + 10 mL de HCN 0,1 M. Datos: pKa (HAc) = 5; pKa (HCN) = 9 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a.. 50 mL 0,1 M HCl : n (HCl ) = 50 × 10−3 ⋅ 0,1 = 5 × 10−3 mol HCl o Moles iniciales:  −3 −3 10 mL 0,2 M NaOH : n (NaOH )o = 10 × 10 ⋅ 0,2 = 2 × 10 mol NaOH Reacción de neutralización entre un ácido y base fuerte. HCl + NaOH → NaCl + H 2O C. Iniciales (mol ) 5 × 10−3. 2 × 10−3. −. exc. C. Finales (mol ) 3 × 10 ≈0 2 × 10 exc La reacción de neutralización se detiene cuando se agota el NaOH, quedando HCl (ácido fuerte) sin neutralizar y NaCl (sal neutra), el HCl se disocia y genera un pH ácido (pH < 7). −3. b.. −3. 20 mL 0,1 M HAc : n (Hac) = 20 × 10−3 ⋅ 0,1 = 2 × 10−3 mol Hac o Moles iniciales:  10 mL 0 , 2 M NaOH : n ( NaOH )o = 10 ×10−3 ⋅ 0,2 = 2 ×10−3 mol NaOH  Reacción de neutralización entre un ácido débil y una base fuerte. HAc + NaOH → NaAc + H 2O C. Iniciales (mol ) 2 × 10−3. 2 × 10−3. −. exc. C. Finales (mol ) ≈0 ≈0 2 × 10−3 exc La reacción de neutralización se detiene cuando se agotan ambos reactivos, generando una sal básica (NaAc), que se disocia generando un ácido conjugado débil (Na+), que no se hidroliza, y una base conjugada débil (Ac‒) que se hidroliza produciendo un pH básico (pH > 7). NaAc 2→ Na + (Aq) + Ac− (aq ) H O. Ac − + H 2O ↔ HAc + OH − c. No se produce reacción, El NaCl es una base neutra que en agua se disocia totalmente generando Na+ (ácido conjugado muy débil), que no se hidroliza y Cl‒ (base conjugada muy débil) que tampoco se hidroliza. El NaOH, es una base fuerte que se disocia totalmente produciendo un pH básico (pH > 7). NaCl 2→ Na + (aq ) + Cl − (aq ) H O. NaOH 2→ Na + + OH − H O. d. No se produce reacción. El HCl es un ácido fuerte que se disocia totalmente, y el HCN es un ácido muy débil que se disocia muy poco, y que en presencia de un ácido fuerte como en este caso, retrae todavía más su disociación. El pH resultante es ácido (pH < 7).. HCl + H 2O → Cl − + H 3O +. 1.

(2) ←. HCN + H 2O ↔ CN − + H3O +. Modelo 2014. Pregunta 5B.- El producto de solubilidad del hidróxido de hierro (III) a 25 ºC es Ks = 2,8×10−39. Calcule la solubilidad de este hidróxido, en g·L−1. ¿Cuál será el pH de una disolución saturada de esta sal? Calcule qué volumen de ácido clorhídrico comercial (densidad 1,13 g·cm–3, riqueza 36% en masa) es necesario para neutralizar una disolución saturada formada a partir de 10,7 g de hidróxido de hierro(III). Datos. Masas atómicas: Fe = 55,8; O = 16,0; H = 1,0; Cl = 35,5. a. c. d.. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartado a); 0,75 puntos apartados b) y c).. Solución. a. El equilibrio heterogéneo de solubilidad del Fe(OH)3 es:. [ ][ ]. Fe(OH )3 (s ) ↔ Fe3+ (aq ) + 3OH − K s = Fe3+ ⋅ OH −. 3. Si definimos por s los moles por litro de hidróxido disueltos, el cuadro de reacción queda de la siguiente forma.. Fe(OH )3 (s ) ↔ Fe3+ (aq ) + 3OH −. − s 3s Sustituyendo en la expresión del producto de solubilidad, se obtiene la solubilidad del hidróxido en mol L‒1.. [ ] [ ] = s ⋅ (3s) = 27s. K s 4 2,8 × 10 −39 = = 1,01 × 10−10 mol ⋅ l −1 27 27 Para expresarla en g L‒1 se multiplica por la masa molecular del hidróxido. 106,8 g s = 1,01× 10−10 mol ⋅ l −1 ⋅ = 1,08 × 10−8 g ⋅ L−1 mol K s = Fe3+ ⋅ OH −. 3. 3. 3. s=4. [ ]. b. La concentración OH − = 3s = 3 ⋅ 1,01 × 10 −10 = 3,03 × 10 −10 M procedentes de hidróxido es tan diluida que para calcular el pH habrá que tener en cuenta la autoionización del agua que produce una concentración de. [OH ] = 10 −. c.. −7. >> 3,03 × 10 −10 , por lo tanto pH ≈ 7 .. Reacción de neutralización.. Fe(OH )3 + 3HCl → FeCl3 + 3H 2O. La reacción se acaba cuando se agota todo el hidróxido. Por factores de conversión:. 1 mol Fe(OH )3. 3 mol HCl 36,5 g HCl 100 g d + s 1 cm3 d + s ⋅ ⋅ ⋅ = 26,97 cm3 106,8 g Fe(OH )3 1 mol Fe(OH )3 1 mol HCl 36 g HCl 1,13 g d + s Septiembre 2013. Pregunta A2.- Indique el carácter ácido–base de las siguientes disoluciones, escribiendo su reacción de disociación en medio acuoso: a) Ácido hipocloroso. b) Cloruro de litio. c) Hidróxido de sodio. d) Nitrito de magnesio. Datos: Ka (ácido hipocloroso) = 3 × 10– 8; Ka (ácido nitroso) = 4 × 10– 4 V(HCl ) = 10,7 g Fe(OH )3 ⋅. ⋅. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a.. a → ClO − HClO + H 2 O ← . b.. LiCl. K. + H 3O + . Ácido débil, pH < 7 (ácido). 2→ Li + (aq ) + Cl − (aq ) . Sal neutra, pH = 7 (neutro) H O. •. Li + ≡ Ácido conjugado débil, procede de una base fuerte (LiOH), no produce hidrólisis. •. Cl − ≡ Base conjugada débil, procede de un ácido fuerte (HCl), no produce hidrólisis. 2→ Na +. c.. NaOH. d.. Mg(NO 2 )2. H O. + OH − . Base fuerte, se disocia totalmente, pH > 7 (básico). 2→ Mg 2 + (aq ) + 2 NO −2 (aq ) . Sal básica, pH > 7 (básico) H O. 2.

(3) •. Mg 2 + ≡ Ácido conjugado débil, procede de una base fuerte (Mg(OH)2), no produce hidrólisis.. •. NO −2 ≡ Base conjugada fuerte, procede de un ácido débil (HNO2), produce hidrólisis NO 2− + H 2O ↔ HNO 2 + OH −. Septiembre 2013. Pregunta B5.- Se determina el contenido de ácido acetilsalicílico (C8H7O2–COOH) en una aspirina (650 mg) mediante una valoración con NaOH 0,2 M. a) Calcule la masa de NaOH que debe pesarse para preparar 250 mL de disolución. b) Escriba la reacción de neutralización. c) Si se requieren 12,5 mL de disolución de NaOH para alcanzar el punto de equivalencia, determine el porcentaje en masa de ácido acetilsalicílico en la aspirina. d) Determine el pH cuando se disuelve una aspirina en 250 mL de agua. Datos. Ka (ácido acetilsalicílico) = 2,64×10–5. Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16 y Na = 23. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a.. m(NaOH ) = 0,250 L d + s ⋅. b.. C8 H 7 O 2 − COOH + NaOH → C8 H 7 O 2 − COO − (aq ) + Na + (aq ) + H 2 O. 0,2 mol NaOH 40 g NaOH ⋅ = 5g Ld+s mol NaOH. c. Reacción 1 a 1, por lo tanto el número de moles de ácido neutralizados es igual al número de moles de b ase utilizados. n (C8 H 7 O 2 − COOH ) = n (NaOH ). n (C8 H 7 O 2 − COOH ) = M (NaOH ) ⋅ V(NaOH ) mol n (C8 H 7 O 2 − COOH ) = 0,2 ⋅ 12,5 × 10− 3 L = 2,5 × 10− 3 mol L. m(C8 H 7 O 2 − COOH ) = n (C8 H 7 O 2 − COOH ) ⋅ Mm(C8 H 7 O 2 − COOH ) = 2,5 × 10− 3 mol ⋅ 180 % masa =. m(C8 H 7 O 2 − COOH ) 0,45 ⋅ 100 = ⋅ 100 = 69,2% m(Aspirina ) 0,65. g = 0,45 g mol. d. Si denominamos por x la concentración de acido disociada, el cuadro de reacción para la disociación del ácido acetilsalicílico es: a C8 H 7 O 2 − COOH + H 2 O ←  → C8 H 7 O 2 − COO −. K. C. iniciales C. equilibrio Ka =. co co − x. [C H O 8. − x. exc exc. ][. ]. − COO − ⋅ H 3O + x⋅x x2 = = [C8H 7 O 2 − COOH ] co − x co − x 7. 2. co =. + H 3O + − x. x 2 + K a x − K a ⋅ co = 0. n (C8 H 7 O 2 − COOH ) 2,5 × 10−3 = = 0,01 V (L ) 0,250. x = 5 × 10−4 x 2 + 2,64 × 10 −5 x − 2,64 × 10− 5 ⋅ 0,01 = 0 :   x = −5,3 × 10− 4 No válida. [H O ] = x = 5 ×10 3. +. −4. M. [. ]. (. ). pH = − log H 3O + = − log 5 × 10 −4 = 3,3. Junio 2013. Pregunta 2A.- Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Una mezcla formada por volúmenes iguales de disoluciones de igual concentración de un ácido y una base débiles siempre tiene pH neutro. b) Una mezcla formada por disoluciones diluidas de ácido clorhídrico y cloruro de calcio tiene pH ácido.. 3.

(4) c). El ión hidróxido (OH−) se comporta como un electrolito anfótero.. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. Falso. Dependerá de las constantes de ionización del ácido y de la base, si los dos tienen igual constante de ionización, el pH será prácticamente neutro, si Ka > Kb será ácido y si Ka < Kb será básico, en definitiva, dependerá de la fortaleza del ácido y de la base, ya que dentro de la debilidad de estos, existen diferentes grados de fortaleza. b.. Verdadero. Una mezcla de un ácido fuerte y una sal neutra produce un pH ácido. HCl + H 2 O → Cl − + H 3O +  ⇒ pH < 7(ácido)  H O CaCl 2 2→ Ca 2 + (aq ) + Cl − (aq ). c. Falso. Una sustancia anfótera debe tener posibilidad de actuar como ácido o como base, en el caso del ión OH‒, solo tiene carácter básico (OH‒ + H+ → H2O). Junio 2013. Pregunta 5B.- Una disolución 10−2 M de cianuro de hidrógeno (HCN) tiene un pH de 5,6. Calcule: a) b) c) d). El grado de disociación del HCN. La constante de disociación del ácido (Ka). La constante de basicidad del ión CN− (Kb). El pH de la disolución resultante al mezclar 100 mL de esta disolución de HCN con 100 mL de una disolución 2×10−2 M de hidróxido de sodio.. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. Reacción de disociación de ácido débil. Si se denomina por α al grado de disociación del ácido, y co la a. concentración inicial, el cuadro de reacción queda de la siguiente forma:. + H 2 O ↔ CN −. HCN. C. Iniciales (mol L ). co. C. Equilibrio(mol L ) c o − c o α. + H 3O +. Exc. −. −. Exc. coα. coα. Conocida la concentración inicial y el pH, ase calcula a partir de la definición de pH el grado de disociación.. [. ]. [. ]. pH = − log H 3O + ⇒ H 3O + = 10 −pH Teniendo en cuenta a que es igual la concentración de hidronios según el cuadro de reacción: H 3O + = 10 − pH  10 − pH 10 − 5,6  − pH ⇒α= = = 10 − 3,6 = 2,5 ×10 − 4  : c o α = 10 −2 c 10 o H 3O + = c o α   α = 0,025%. [. ]. [. b.. ]. Por definición, y teniendo en cuenta el cuadro de reacción, la constante de acidez del ácido cianhídrico es:. [CN ]⋅ [H O ] = c α = −. Ka c.. 3. +. o. [HCN ]. 2. 1− α. =. (. 10 − 2 ⋅ 2,5 × 10 − 4 1 − 2,5 ×10 − 4. 2. = 6,3 × 10 −10. Teniendo en cuenta que entre las constantes de ionización de un ácido y su base conjugada existe la relación:. K a ⋅ K b = K w = 10 −14 ⇒ K b = d.. ). 10 −14 10 −14 = = 1,6 × 10 − 5 Ka 6,3 ×10 −10. Reacción entre un ácido débil y una base fuerte.. n (HCN )o = V ⋅ M = 100 × 10 −3 ⋅10 −2 = 10 −3 mol. n (NaOH )o = V ⋅ M = 100 ×10 −3 ⋅ 2 × 10 −2 = 2 × 10 −3 mol El cuadro de reacción en función de los moles iniciales de cada uno es: HCN + NaOH ↔ NaCN + H 2 O. C. Iniciales (mol ) 10 − 3 C. Finales (mol ). 0. 2 × 10 − 3 10. 4. −3. − 10. −3. Exc Exc.

(5) La concentración de hidróxido sódico en exceso es:. [NaOH] =. n 10 −3 = = 5 × 10 − 3 mol L − 3 V 200 × 10. Por ser una base fuerte la concentración de oxidrilos coincide con la de la base.. [OH ]= [NaOH] = 5 ×10 −. −3. [ ]. (. ). mol L ⇒ pOH = − log OH − = − log 5 × 10 −3 = 2,3. pH = 14 − pOH = 14 − 2,3 = 11,7. Modelo 2013. Pregunta 5A.- ¿Cuál de las siguientes acciones modificará el pH de 500 mL de una disolución de KOH 0,1 M? Justifique la respuesta mediante el cálculo del pH final en cada caso. a) Añadir 100 mL de agua. b) Evaporar la disolución hasta reducir el volumen a la mitad. c) Añadir 500 mL de una disolución de HCl 0,1 M. d) Añadir a la disolución original 0,1 mol de KOH en medio litro de agua. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. Modificarán el pH todas aquellas acciones que modifiquen la concentración de KOH en la disolución. El KOH es una base fuerte que se encuentra totalmente disociada, por lo tanto la concentración de oxidrilos coincide con la concentración inicial del KOH.. KOH 2→ K + (aq ) + OH − H O. [OH ] = [KOH] El pH de la disolución inicial es: pH = 14 − pOH = 14 − (− log[OH ]) = 14 + log[KOH ] −. o. −. o. = 14 + log(0,1) = 13. a. Al añadir 100 mL de agua a la disolución estamos modificando la concentración de KOH y por tanto se modifica el pH. Teniendo en cuenta que solo añadimos disolvente, el número de moles de KOH permanece constante y por tanto se cumple: [KOH]o ⋅ Vo = [KOH]f ⋅ Vf. [KOH]f = [KOH]o ⋅ Vo Vf. = 0,1 ⋅. ( [ ]). 500 × 10 −3 600 × 10 − 3. = 0,083 M. pH = 14 − pOH = 14 − − log OH − = 14 + log[KOH ]o = 14 + log(0,083) = 12,9 b. Se modifica la concentración de KOH por que al evaporar la disolución, se disminuye el volumen de disolvente, permaneciendo constante el número de moles de soluto (KOH). [KOH]o ⋅ Vo = [KOH]f ⋅ Vf. [KOH]f = [KOH]o ⋅ Vo Vf. = 0,1 ⋅. ( [ ]). 500 × 10−3 250 × 10 − 3. = 0,2 M. pH = 14 − pOH = 14 − − log OH − = 14 + log[KOH ]o = 14 + log(0,2) = 13,3 c. Se Neutraliza la disolución al añadir igual número de moles de H+ que de OH‒ de la disolución, siendo el pH final 7 (pH = 7) d.. Se modifica la concentración de KOH, por tanto se modifica el pH. [KOH] = n (KOH ) = [KOH]o ⋅ Vo + n (KOH ) = 0,1 ⋅ 0,5 + 0,1 = 0,15 M V Vo + V 0,5 + 0,5. ( [ ]). pH = 14 − pOH = 14 − − log OH − = 14 + log[KOH ]o = 14 + log(0,15) = 13,2. 5.

(6) Modelo 2013. Pregunta 3B.- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifíquelas. a) b) c) d). Una mezcla de NaCl (ac) y NaOH (ac) presenta pH > 7. El agua de la atmósfera tiene pH ácido por tener una cierta cantidad de CO2 disuelto. Cuando se mezclan 100 mL de HCl 0,5 M con 200 mL de KOH 0,25 M el pH resultante es 7. Cuando se mezcla CaCO3 con HCl se produce una reacción redox en la que burbujea CO2.. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. Verdadera. El NaCl es una sal neutra (los iones que la forman provienen de un ácido y de una base fuertes) y a. su adición a cualquier disolución no modificará el pH de la misma. El NaOH es una base fuerte por lo tanto su pH > 7. Una mezcla de ambas, mantendrá un pH > 7. b.. Verdadera. Los óxidos no-metálicos en sus disoluciones acuosas tienen carácter ácido (pH < 7).. CO 2 + H 2O ↔ H 2 CO 3 ↔ HCO 3− + H + c.. ( ). Verdadera. n H + = VHCl ⋅ M HCl = 0,1 ⋅ 0,5 = 0,05 mol H +. ( ). n OH − = VNaOH ⋅ M NaOH = 0,2 ⋅ 0,25 = 0,05 mol OH −. (. ). Como la neutralización es mol a mol H + + OH − → H 2 O la disolución resultante es neutra, y pH = 7. d. Falsa, la reacción CaCO3 + 2HCl → Ca2+ + 2 Cl− + CO2 + H2O es una reacción acido base (transferencia de protones), no redox (transferencia de electrones), ya que se modifican los estados de oxidación de los elementos.. Septiembre 2012. Pregunta A3.- Considere las siguientes bases orgánicas y sus valores de Kb indicados en la tabla: Piridina Kb = 1,78×10‒9 Hidroxilamina Kb = 1,07×10‒8 Hidracina Kb = 1,70×10‒6 a) Justifique cual es la base mas débil b) Calcule la Ka del acido conjugado de mayor fortaleza c) Si se preparan disoluciones de igual concentración de dichas bases justifique cual de ellas será la de mayor pH. d) Escriba la reacción entre el hidróxido de sodio y el acido etanoico. Nombre el producto formado. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. La fortaleza de un ácido o de una base esta relacionada con su grado de ionización, a mayor ionización mayor fortaleza. A menor valor de la constante de basicidad, menor ionización de la base y por tanto menor fortaleza. La base más débil es la Piridina (Kb = 1,78×10‒9). b. El ácido conjugado de mayor fortaleza corresponde a la base mas débil, teniendo en cuenta que las fortaleza de los ácidos y bases es inversamente proporcional a la de sus pares conjugados, como pone de manifiesto la relación que. (. hay entre sus constantes K a ⋅ K b = K w = 10−14 ≈ cte. (. ). K a C5 H 5 NH + =. ). Kw 10−14 = = 5,62 × 10 − 6 K b (C5 H 5 N ) 1,78 × 10− 9. c.. Teniendo en cuenta que pH + pOH = 14, será de mayor pH la de menor pOH, es decir, la base más débil. Piridina ≡ C5H5N. d.. Reacción de neutralización entre un ácido y una base:. NaOH + CH 3 − COOH → CH 3 − COO − Na + + H 2 O Hidróxido de sodio + ácido etanoico → etanoato de sodio + agua. Septiembre 2012. Pregunta B5.- Una disolución acuosa 1 M de acido nitroso (HNO2) tiene un 2% de acido disociado. Calcule: a) La concentración de cada una de las especies presentes en el equilibrio. b) El pH de la disolución. c) El valor de Ka del acido nitroso. d) Si la disolución se diluye 10 veces ¿cual será el nuevo grado de disociación? Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. 6.

(7) Solución. El ácido nitroso (HNO2) es un ácido débil que se disocia según el siguiente cuadro de reacción, en el que co es la a. concentración inicial y α el grado de disociación o ionización.. HNO 2 Cond. iniciales. +. H 2O. co. Con. equilibrio c o − c o α. ↔ NO 2−. + H 2O. exceso. −. −. exceso. coα. coα. El enunciado nos informa que el grado de ionización es del 2% (α = 0,02) y la concentración inicial es de 1 M. • [HNO 2 ]eq = c o − c o α = 1 − 1 ⋅ 0,02 = 0,98 mol L − • NO 2 eq = c o α = 1 ⋅ 0,02 = 0,02 mol L + mol • H 3O eq = c o α = 1 ⋅ 0,02 = 0,02 L. [ ] [ ]. [. ]. b.. Por definición: pH = − log H 3O + = − log(0,02) ≈ 1,7. c.. Ka =. d.. Partiendo de la definición de la constante de acidez, se puede obtener el grado de disociación.. [NO ]⋅ [H O ] = c α ⋅ c α = c α − 2. 3. +. [HNO 2 ]. o. o. co − coα. o. 2. 1− α. =. 1 ⋅ 0,022 = 4,1 × 10 − 4 1 − 0,02. c α2 Ka = o 1− α Ordenando se obtiene una ecuación de segundo grado. coα 2 + k a α − K a = 0 Si la disolución se diluye 10 veces, la nueva concentración inicial será: c c o ' = o = 0,1 mol L 10 Sustituyendo en la ecuación de 2º grado se obtiene el nuevo valor de α.  α = 0,062 0,1α 2 + 4,1 × 10 − 4 α − 4,1 × 10 − 4 = 0 :  α = −0,066 El valor negativo no tiene sentido químico. α = 6,2% Si disminuye la concentración, aumenta el grado de disociación. Junio 2012. Pregunta 2A.- Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de las especies: cloruro de sodio, acetato (etanoato) de sodio e hidróxido de sodio. Conteste de forma razonada: a) ¿Qué disolución tiene menor pH? b) ¿Qué disolución no cambia su pH al diluirla con agua? c) ¿Se producirá reacción si se mezclan las tres disoluciones? d) Cuál es la Kb de la especie básica más débil? Dato. Ka (Ác. Acético) = 1,8×10−5 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. •. NaCl 2→ Na + (aq ) + Cl − (aq ) Sal neutra, ambos iones se comportan como conjugados débiles, no se hidrolizan. pH = 7.. •. CH 3 − COONa 2→ CH 3 − COO − (aq ) + Na + Sal básica. El ión acetato (CH3‒COO‒) es una base conjugada fuerte (procede de ácido débil, Ka (Ác. Acético) = 1,8×10−5), se hidroliza generando un pH básico.. H O. H O. CH 3 − COO − + H 2 O ↔ CH 3 − COOH + OH − pH > 7. •. H =. NaOH 2→ Na + + OH − Base fuerte. pH > 7.. 7.

(8) a.. La disolución de NaCl, pH = 7. b. La disolución de NaCl, las demás disoluciones, al diluirlas disminuirán su concentración de OH‒, disminuyendo el valor del pH c. No se produce reacción, únicamente disminuiría el grado de hidrólisis del ión acetato por la presencia de una base fuerte (hidróxido de sodio). d. La base más débil es el ión acetato, su constante se obtiene teniendo en cuenta que el producto de constante de los pares conjugados es igual al producto iónico del agua (Kw = 10‒14). (. ). K b CH 3 − COO − =. Kw 10 −14 = = 5,6 × 10 −10 × − 5 K a (CH 3 − COOH ) 1,8 × 10. Junio 2012. Pregunta 5B.- La anilina (C6H5NH2) se disocia según el equilibrio C6H5NH2 + H2O ↔ C6H5NH3+ + OH‒ con un valor de Kb = 4,3×10‒10. Calcule a) El grado de disociación y el valor de pH, para una disolución acuosa 5 M de anilina. b) Si 2 mL de esta disolución se diluye con agua hasta 1 L, calcule para la nueva disolución la concentración molar de anilina, su grado de disociación y el valor de pH. Puntuación máxima por apartado: 1 punto.. Solución. a. La anilina se disocia según el siguiente cuadro de reacción, donde co representa la concentración inicial de anilina y α su grado de disociación.. + H 2 O ↔ C6 H 5 NH 3+. C6 H 5 NH 2 C. Iniciales. co. c o (1 − α ). C. Equilibrio. Según la Ley de Dilución de Ostwald:. Kb =. + OH −. EXC. −. −. EXC. coα. coα. [C H NH ]⋅ [OH ] 6. + 3. 5. −. [C6 H 5 NH 2 ]. Teniendo en cuenta el cuadro de reacción, Kb se puede expresar en función de co y α:. Kb =. c oα ⋅ coα coα 2 = c o (1 − α ) 1 − α. Para ácidos y base con constante inferior a 10-5, se puede simplificar la expresión mediante la siguiente hipótesis:. Kb = co. Si α < 0,05 ⇒ 1 ‒ α ≈ 1. K b = c o α 2 ; α =. 4,3 × 10 −10 = 9,27 × 10− 6 < 0,05 se acepta la hipótesis. 5. α = 9,27 × 10 −4 %. [OH ] = c α = 5 ⋅ 9,27 ×10 = 4,6 ×10 pOH = − log[OH ] = − log(4,5 × 10 ) = 4,3 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 − 4,3 = 9,7 −. −. b.. −6. o. −5. −5. En un proceso de dilución, el número de moles de soluto permanece constante. n (C6 H 5 NH 2 )i = n (C 6 H 5 NH 2 )f. M i ⋅ Vi = M f ⋅ Vf ; 5 ⋅ 2 × 10 −3 = M f ⋅ 1 M f = 0,01 mol α=. −10. 4,3 × 10 0,01. Kb = co. = 2,07 × 10− 4 ; α = 0,02%. [OH ] = c α = 0,01 ⋅ 2,07 ×10 −. L. o. 8. −4. = 2,07 × 10−6.

(9) [ ]. (. ). pOH = − log OH − = − log 2,07 × 10−6 = 5,7 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 − 5,7 = 8,3 Modelo 2012. Pregunta 4A.Se tiene una disolución de acido etanoico 5,5×10‒2 M. a) Calcule el grado de disociación del acido en esta disolución. b) Calcule el pH de la disolución. c) Calcule el volumen de una disolución de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para neutralizar 20 ml de la disolución de acido etanoico. d) Justifique si el pH resultante tras la neutralización del apartado anterior será acido, básico o neutro. Dato. Ka (acido etanoico) = 1,86×10‒5 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. Ácido débil monoprótido, si se denomina co a la concentración inicial del ácido y α a su grado de disociación, el ácido etanoico se disociara siguiendo el siguiente cuadro de reacción.. CH 3 − COOH + Cond. Iniciales Cond. Equilibrio. co co − coα. a ←  → CH 3 − COO −. K. H 2O. + H 3O +. − co α. Exceso Exceso. − coα. Según la ley de Ostwald, y utilizando los valores del cuadro de reacción, la constante de disociación o acidez, viene dada por la siguiente expresión:. Ka =. [CH. ][. ]. − ⋅ H O+ c α ⋅ coα c oα 2 3 = o = [CH 3 − COOH ] co (1 − α ) 1 − α 3 − COO. Conocido la concentración inicial y la constante, para calcular el grado de disociación se puede hacer una hipótesis que simplifica la ecuación.. Ka 1,86 × 10−5 = = 0,018 < 0,05 co 5,5 × 10− 2 Se cumple la hipótesis (α < 0,05), por lo tanto se acepta y se toma como valor α = 0,018, siendo el grado de disociación del 1,8% Si α < 0,05 ⇒ 1 ‒ α ≈ 1 ⇒ K a = c o α 2 : α =. b.. De la definición de pH, y usando los datos del cuadro de reacción:. [. ]. (. ). pH = − log H 3O + = − log(c o α ) = − log 5,5 × 10−2 ⋅ 0,018 = 3 c.. CH 3 − COOH + NaOH → CH 3 − COO − (aq ) + Na + (aq ) + H 2O Atendiendo a la estequiometria del proceso: NaOH 1 = ⇒ n (NaOH ) = n (CH 3 − COOH ) CH 3 − COOH 1 Teniendo en cuenta que se trata de disoluciones:. M (NaOH) ⋅ VNaOH = M(CH 3 − COOH) ⋅ VCH 3 − COOH ; VNaOH = VCH 3 − COOH ⋅ VNaOH = 20 × 10−3 ⋅. M (CH 3 − COOH ) M(NaOH ). 5,5 × 10−2 = 11× 10 −3 L = 11 mL 0,1. d. El pH de la disolución resultante del apartado anterior es básico, debido a que el ácido etanoico, por ser un ácido débil, al disociarse genera una base conjugada fuerte (CH3‒COO‒1) que produce hidrólisis, captando protones y liberando OH‒, mientras que el Na+, por proceder de una base fuerte, se comporta como ácido conjugado débil y no se hidroliza.. HCOO − + H 2O ↔ HCOOH + OH −. 9.

(10) Septiembre 2011. Pregunta 2A.- Las siguientes afirmaciones son todas falsas. Reescríbalas para que sean correctas, justificando los cambios realizados: a) Una disolución acuosa 0,01 M de acido nítrico tiene pH = 4. b) Un acido muy débil (Ka < 10‒8) en disolución acuosa da lugar a un pH ligeramente superior a 7. c) El valor de la constante de basicidad de la piridina (Kb = 1,6×10‒9) es 4 veces el de la anilina (Kb = ‒10 4×10 ) y, a igualdad de concentraciones, su grado de disociación es 4 veces mayor. d) Para aumentar una unidad el pH de una disolución acuosa de NaOH es necesario duplicar su concentración. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. El ácido nítrico es un ácido fuerte, se disocia totalmente, y la concentración de protones coincide con la a. concentración inicial del ácido.. [H O ] = [HNO ] = 0,01M ; pH = − log[H O ] = − log(0,01) = 2 3. +. 3. 3. +. Si la concentración de un ácido fuerte es 10‒2 M, el pH de la disolución será 2.. b. Un ácido por muy débil que sea siempre da un pH inferior a 7. Si la concentración de protones procedentes de la disociación del ácido es inferior a 10‒7, habrá que sumar la concentración de protones procedentes de la autoionización del agua (10‒7), obteniendo una concentración de protones mayor que 10‒7 y un pH menor que 7. c. Para ácidos y bases extremadamente débiles (Ki < 10‒8) y en concentraciones no muy diluidas, el grado de disociación se puede relacionar con la constante de ionización por la expresión:. K i = coα 2 Piridina ≡ C5H5N Anilina ≡ C6H5NH2. 2 K b (C5 H 5 N ) = c o α C. Comparando:. K b (C5 H 5 N ) = K b (C6 H 5 NH 2 ). 2 K b (C 6 H 5 NH 2 ) = c o α C. 5H5 N. 6 H 5 NH 2. 2 coα C 5H5 N 2 c o α C H NH 6 5 2. Teniendo en cuenta que K b (C5 H 5 N ) = 4 ⋅ K b (C 6 H 5 NH 2 ) 2 αC 4 ⋅ K b (C6 H 5 NH 2 ) H N = 2 5 5 K b (C6 H 5 NH 2 ) α C H NH 6 5. 2 αC 5H5 N 2 α C H NH 6 5 2. 2. 2 = 4 ; α C5 H 5 N = 4 ⋅ α C = 2α C 6 H 5 NH 2 6 H 5 NH 2. A igualdad de concentración, el grado de disociación de la piridina será el doble que el de la anilina. d. Las bases fuertes como el NaOH en disolución acuosa se disocian totalmente, dando una concentración de oxidrilos (OH‒) igual a la concentración de la base.    Kw  pH = − log H 3O +  : pH ( NaOH ) = − log    K w = H 3O + ⋅ OH −   OH −   . [. [. ] ][ ]. Si se duplica la concentración de la base, se duplica la concentración de oxidrilos.       Kw   Kw   Kw 1 pH′(NaOH ) = − log = − log − log = − log     −  −  2  2 OH   OH   OH −      ′ pH (NaOH ) = pH(NaOH ) + log 2.    + log 2  . Si se duplica la concentración de NaOH, el pH aumenta en log2 unidades.. Septiembre 2011. Pregunta 5B.- El fenol (C6H5OH) es un acido monoprótico muy débil. Una disolución acuosa 0,75 M de fenol tiene un pH = 5,0. Calcule: a) El grado de disociación. b) El valor de Ka del fenol.. 10.

(11) La disolución inicial se diluye hasta conseguir que el grado de disociación sea 3,0×10‒5. ¿Cual será la concentración total de fenol tras la dilución? d) ¿Cual es el pH de la disolución del apartado c)? c). Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. El fenol es un ácido débil que se disocia según el siguiente cuadro de reacción, en el que co es la concentración a. inicial y α el grado de disociación.. C6 H 5OH + H 2 O ↔ C6 H 5O − co. exc. −. −. co − coα. exc. coα. coα. Por definición de pH:. [. pH = − log H 3O +. [. Teniendo en cuenta el cuadro de reacción: H 3O. +. ]= c α. ]. o. pH = − log(c o α ) ; c o α = 10 − pH ; α = b.. + H 3O +. 10 − pH 10 −5 = = 1,33 × 10− 5 co 0,75. Aplicando la ley de Ostwald al equilibrio de disociación del fenol:. Ka c.. [C H O ]⋅ [H O ] = c α ⋅ c α = c α = 5. −. 5. 3. +. o. [C5H 5OH]. o. c o (1 − α ). o. 2. 1− α. =. (. 0,75 ⋅ 1,33 × 10 − 5 1 − 1,33 × 10. −5. ). 2. ≈ 0,75 ⋅ 1,33 × 10 − 5 = 1,3 × 10−10. El valor de la constante de ionización del ácido no varia al diluir la disolución.. Ka =. [C H O ]⋅ [H O ] = c α 5. [. 5. −. 3. +. [C5H 5OH]. o. 2. 1− α. ]. ; co =. (. K a ⋅ (1 − α ) α. 2. =. (. 1,3 × 10 −10 ⋅ 1 − 3 × 10 −5. (3 ⋅10 ). −5 2. ) = 0,15 M. ). pH = − log H 3O + = − log(c o α ) = − log 0,15 ⋅ 3 × 10−5 = 5,3. d.. Junio 2011. Pregunta 2A.- Se preparan disoluciones acuosas de los siguientes compuestos: ioduro de potasio, dioxonitrato (III) de sodio, bromuro de amonio y fluoruro de sodio. e). Escriba los correspondientes equilibrios de disociación y los posibles equilibrios de hidrólisis resultantes para los cuatro compuestos en disolución acuosa. f) Justifique el carácter ácido, básico o neutro de cada una. Datos. Ka dioxonitrato (III) de hidrógeno = 7,2·10‒4; Ka ácido fluorhídrico = 6,6·10‒4; Kb amoniaco = 1,8·10‒5. Puntuación máxima por apartado: 1 punto.. Solución. a. Disociación de las sales: •. KI 2→ K + (aq ) + I − (aq ). •. NaNO 2 2→ Na + (aq ) + NO −2 (aq ). •. NH 4 Br 2→ NH +4 (aq ) + Br − (aq ). •. NaF 2→ Na + (aq ) + F − (aq ). H O. H O. H O. H O. Hidrólisis: Producen hidrólisis los iones procedentes de ácidos o bases débiles (tienen constante de disociación),. NO −2 ; NH +4 ; F − .. b.. •. NO −2 + H 2 O ↔ HNO 2 + OH − hidrólisis básica. •. NH +4 + H 2 O ↔ NH 3 + H 3 O + hidrólisis ácida. •. F − + H 2 O ↔ HH + OH − hidrólisis básica. •. KI: Sal neutra. Ninguno de los iones que produce la disociación de la sal se hidroliza, por proceder de un ácido fuerte (HI) y de una base fuerte (KOH). 11.

(12) •. NaNO2: Sal básica. Solo produce hidrólisis el ión nitrito ( NO −2 ) por provecer de un ácido débil (HNO2), el catión sodio (Na+), no se hidroliza porque procede de una base fuerte (NaOH). Por ser básica la única hidrólisis que se produce, la disolución de la sal es básica (pH > 7).. •. NH4Br: Sal ácida. Solo produce hidrólisis el catión amonio ( NH +4 ) por proceder de una base débil (NH3), el ión bromuro (Br‒), no se hidroliza porque procede de un ácido fuerte (HBr). Por ser ácida la única hidrólisis que se produce, la disolución de la sal es ácida (pH < 7).. •. HF: Sal básica. Solo produce hidrólisis el ión fluoruro ( F − ) por provecer de un ácido débil (HF), el catión sodio (Na+), no se hidroliza. Por ser básica la única hidrólisis que se produce, la disolución de la sal es básica (pH > 7).. Junio 2011. Pregunta 5B.- Se dispone de una disolución acuosa de KOH de concentración 0,04 M y una disolución acuosa de HCl de concentración 0,025 M. Calcule: c) El pH de las dos disoluciones. d) El pH de la disolución que se obtiene si se mezclan 50 mL de la disolución de KOH y 20 mL de la disolución de HCl. e) El volumen de agua que habría que añadir a 50 mL de la disolución de KOH para obtener una disolución de pH 12. Puntuación máxima por apartado: a) 0.5 puntos; b) y e) 0,75 puntos.. Solución. a. KOH: base fuerte, se disocia totalmente, la concentración de OH‒ coincide con la concentración inicial de la base.. KOH C. iniciales C. finales. 2→ K + H O. − co. co ≈0. [OH ] = c −. + OH −. o. − co. = 0,04 M. Conocida la concentración de oxidrilos (OH‒), se calcula el pOH, y de este el pH (pH = 14 ‒ pOH).. [ ]. pOH = − log OH − = − log(0,04) = 1,4 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 − 1,4 = 12,6. HCl: ácido fuerte, se disocia totalmente, la concentración de H 3O + coincide con la concentración inicial del ácido.. HCl + C. iniciales. co. C.finales. ≈0. [. → Cl −. + H 3O +. exceso. −. −. exceso. co. co. [H O ] = c 3. Por definición de pH. H 2O. +. o. = 0,025 M. ]. pH = − log H 3O + = − log(0,025) = 1,6. b. Reacción de neutralización entre un ácido fuerte y una base fuerte, se neutralizan formando agua hasta que se agota el reactivo que esta en defecto, el reactivo en exceso sigue disociándose hasta que se agota. Para hacer el cuadro de reacción hay que calcular las concentraciones de ácido y base que se han modificado al mezclar las disoluciones. •. V 50 × 10−3 KOH: Vo ⋅ [KOH ]o = VT ⋅ [KOH ] : [KOH ] = [KOH ]o ⋅ o = 0,04 ⋅ ≈ 0,029 M VT 70 × 10− 3. •. V 20 × 10 −3 HCl: Vo ⋅ [HCl]o = VT ⋅ [HCl] : [HCl] = [HCl ]o ⋅ o = 0,025 ⋅ = 7,1 × 10 − 3 M −3 VT 70 × 10. 12.

(13) HCl C. i. 0,029 C. f. ≈ 0. +. 2→ Cl − (aq ) + H O. KOH 7,1 × 10 ≈0. − 0,029. -3. K + (aq ) − 7,1 × 10- 3. [OH ] = 0,029 − 7,1×10 −. −3. OH −. +. +. − 0,029 − 7,1 × 10- 3. H 2O exceso exceso. = 0,021 M. La concentración de OH‒ permite calcular el pOH, y conocido el pOH se calcula el pH (pH = 14 ‒ pOH).. [ ]. pOH = − log OH − = − log(0,021) = 1,68 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 − 1,68 = 12,32. c.. El apartado se resuelve por la definición de molaridad conocida la concentración y el número de moles de la disolución. La concentración se obtiene del pOH por tratarse de una base fuerte.. [KOH] = [OH − ] = 10−pOH = 10−(14 − pH ) = 10pH −14 = 1012 −14 = 10−2 M. Los moles de KOH se calculan con el volumen y concentración de la disolución empleada. n (KOH ) = M ⋅ V = 0,04 mol ⋅ 50 × 10−3 = 2 × 10−3 mol L Conocidos los moles y la concentración molar se calcula el volumen de la disolución.. M=. n n 2 × 10 −3 : V= = = 0,2 L = 200 mL V M 10− 2. El volumen de agua que habrá que añadir es la diferencia entre el volumen de la disolución y el volumen de la disolución de KOH utilizado. V (H 2 O ) = 200 − 50 = 150 mL. Modelo 2011. Cuestión 2A.- Diga si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones, razonando sus respuestas: a. c.. El acetato de sodio origina en agua una disolución básica. Dato. Ka (HAc) = 1,8×10−5. El ión bicarbonato (HCO3−) se comporta como un electrolito anfótero.. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. Cierto. El acetato de sodio es un electrolito fuerte y en agua esta completamente disociado. CH3−COONa → CH3−COO− + Na+ El ión acetato es una base conjugada fuerte que se hidroliza en agua generando un pH básico. CH3−COO− + H2O ↔ CH3−COOH + OH−: pH > 7. c.. Cierto. El ión bicarbonato se puede comportar como ácido o como base: Ácido:. HCO 3− + H 2 O ↔ CO 32 − + H 3 O +. Base: HCO 3− + H 2 O ↔ H 2 CO + OH −. Modelo 2011. Problema 2B.- Se dispone de una muestra impura de hidróxido de sodio y otra de ácido clorhídrico comercial de densidad 1,189 g・cm−3 que contiene un 35 % en peso de ácido puro. Calcule: a) La molaridad de la disolución de ácido clorhídrico. b) La pureza de la muestra de hidróxido de sodio si 100 g de la misma son neutralizados con 100 mL de ácido clorhídrico comercial. c) El pH de la disolución formada al añadir 22 g de la muestra impura de hidróxido a 40 mL del clorhídrico comercial y diluir la mezcla hasta conseguir un volumen de 1 L. Datos. Masas atómicas: H = 1; Na = 23; O = 16 ; Cl = 35,5 Puntuación máxima por apartados: 0,5 puntos apartado a) y 0,75 puntos apartados b) y c). Puntuación máxima por apartado: 1 punto.. Solución. Se pide calcular la concentración de una disolución conocidas sus especificaciones comerciales (densidad y a. riqueza).. 13.

(14) R md +s ⋅ ms ms   100 ⋅ 100  R= n (moles )  m  Ms Ms   md +s = n s = s  = = = M= s = R  Vd + s (L)  M s  Vd + s (L)  Vd + s (L) ms = m d + s ⋅  100  gr 35 ⋅ 1000 cm3 ⋅ 1,189 R Vd + s ⋅ d d + s ⋅ cm3 100 100 m   V =1 L 36,5 gr Ms  dd +s = d +s  mol = = = 11,4 mol Vd + s = L V ( L ) 1 L d + s m d + s = Vd + s ⋅ d d + s . b.. Reacción de neutralización entre un ácido (HCl) y una base (NaOH).. HCl + NaOH → Na + (aq ) + Cl − (aq ) + H 2O En el proceso se conocen los moles de ácido clorhídrico que han reaccionado (100 mL 11,4 M), calculándose por estequiometría los moles de hidróxido sódico que reaccionan, los cuales permiten calcular la masa del mismo que ha reaccionado, y que por comparación con la masa de la muestra se puede calcula la pureza del hidróxido sódico NaOH 1 = ⇒ n (NaOH ) = n (HCl ) HCl 1 mol n (NaOH ) = M (HCl ) ⋅ V(HCl ) = 11,4 ⋅100 × 10−3 L = 1,14 mol L gr m(NaOH ) = n (NaOH ) ⋅ M(NaOH ) = 1,14mol ⋅ 40 = 45,6g mol m(NaOH ) 45,6 Pureza = ⋅ 100 = ⋅100 = 45,6% m(Total ) 100 c.. El hidróxido sódico que se añade a la disolución neutraliza protones del ácido clorhídrico en proporción 1 a 1. Por ser el ácido clorhídrico un ácido fuerte, se disocia totalmente, siendo el número de moles de protones igual al número de moléculas de ácido. mol n H 3O + = n (HCl ) = M(HCl ) ⋅ V (HCl ) = 11,4 × 40 × 10−3 L = 0,456mol L Los moles de OH− coinciden con los moles de NaOH. 45,6 22 ⋅ g ( ) m NaOH 100 = 0,25mol n OH − = n (NaOH ) = = M (NaOH ) 40 g mol El número de moles de protones que quedan sin neutralizan son:. (. ). ( ). ). (. n H 3O + = 0,456 − 0,25 = 0,206mol La concentración de protones en la disolución final de un litro será:. [H O ] = n(HVO ) = 0,206 = 0,206M 1 3. +. 3. +. Conocida la concentración de protones en la disolución se calcula el pH.. [. ]. pH = − log H 3O + = − log(0,206) = 0,69. Septiembre 2010. F.M. Cuestión 2A.- Nombre los siguientes compuestos e indique si disoluciones acuosas de los mismos serían ácidas, básicas o neutras. Justifique las respuestas mediante las ecuaciones iónicas que correspondan en cada caso: a) KBr b) Li2CO3 c) Na2S d) NH4NO3 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. Solución. a. KBr ≡ Bromuro potásico o bromuro de potasio, sal iónica soluble en agua.. KBr 2→ K + (aq ) + Br − (aq ) H O. 14.

(15) El catión potasio es un ácido conjugado débil porque procede de una base fuerte, hidróxido potásico, por lo tanto no se hidroliza. El anión bromuro es una base conjugada débil por que procede de un ácido fuerte, ácido bromhídrico, tampoco se hidroliza. Al no hidrolizarse ningún ión de la sal, la disolución es neutra, pH = 7. K + + H 2 O → No se hidroliza   : pH = 7(Neutro ) Br − + H 2 O → No se hidroliza  b.. Li2CO3 ≡ Carbonato de litio, sal iónica soluble en agua.. Li 2 CO 3 2→ 2Li + (aq ) + CO 32− (aq ) El catión litio es un ácido conjugado débil porque procede de una base fuerte, hidróxido de litio, por lo tanto no se hidroliza. El anión carbonato es una base conjugada fuerte por que procede de un ácido muy débil, carbonato ácido (hidrogeno carbonato), se hidroliza produciendo una la disolución básica, pH > 7. Li + (aq ) + H 2 O → No se hidroliza   : pH > 7(básico ) CO 32− (aq ) + H 2 O ↔ HCO 3− (aq ) + OH −  H O. Na2S ≡ Sulfuro de sodio sal iónica soluble El catión sodio es un ácido conjugado débil porque procede de una base fuerte, hidróxido de sodio, por lo tanto no se hidroliza. El anión sulfuro es una base conjugada fuerte por que procede de un ácido muy débil, ácido sulfhídrico, se hidroliza produciendo una la disolución básica, pH > 7. Na + (aq ) + H 2 O → No se hidroliza   : pH > 7(básico ) S 2 − (aq ) + H 2 O ↔ HS − (aq ) + OH −  c.. d.. NH4NO3 ≡ Nitrato amónico sal iónica soluble El catión amonio es un ácido conjugado fuerte porque procede de una base débil, amoniaco, por lo tanto se hidroliza. El anión nitrato es una base conjugada débil por que procede de un ácido fuerte, ácido nitrico, no se hidroliza produciendo una la disolución ácida, pH < 7. NH +4 (aq ) + H 2 O ↔ NH 3 + H 3 O +   : pH < 7(ácido ) NO 3− (aq ) + H 2 O → No se hidroliza . Septiembre 2010. FM. Problema 2B.- Una disolución acuosa 0,2 M del ácido cianhídrico HCN está ionizada un 0,16 %. Calcule: a) La constante de acidez. b) El pH y la concentración de OH − de la disolución. Puntuación máxima por apartado: 1 punto.. Solución. a. Se pide calcular la constante de acidez de un ácido débil conocida su concentración inicial y su grado de ionización en tanto por ciento (α = 0,16×10‒2 = 1,6×10‒3). El ácido cianhídrico se disocia según el siguiente cuadro de reacción:. Aplicando la ley de Ostwald al equilibrio de ionización y sustituyendo las concentraciones por sus expresiones en función de la concentración inicial (co) y el grado de ionización (α), se obtiene una expresión de la constante de acidez en función de los datos del enunciado (co y α) :. Ka = b.. CN − ⋅ H 3O + HCN. (. c α ⋅ c o α c o α 2 0,2 ⋅ 1,6 × 10 − 3 = o = = co − coα 1 − α 1 − 1,6 × 10 − 3. ). 2. = 5,1 × 10 − 7. Por definición de pH:. pH = − log H 3 O + H 3 O + = c o α = 0,2 ⋅1,6 × 10 −3.   : pH = − log 3,2 × 10 − 4 = 3,5 −4  = 3,2 × 10  . 15.

(16) La concentración de oxidrilos (OH‒) se puede calcular a partir de la constante de ionización de agua (Kw = 10‒14), o mediante el pOH (pH + pOH = 14) Kw 10 −14 K w = H 3 O + ⋅ OH − : OH − = = = 3,1×10 −11 M • −4 + 3 , 2 ⋅ 10 H 3O •. pH + pOH = 14 ; pOH = 14 ‒ pH = 14 ‒ 3,5 = 10,5. pOH = − log OH − ⇔ OH − = 10 − pOH = 10 −10,5 = 3,1× 10 −11 M. Septiembre 2010. FG. Cuestión 2A.- Teniendo en cuenta los valores de las constantes de acidez de los ácidos fluorhídrico, cianhídrico y etanoico en disolución acuosa, conteste razonadamente a las siguientes cuestiones: a) Ordene los ácidos de menor a mayor acidez en agua. b) A igualdad de concentración inicial de ácido, ¿cuál tiene mayor pH? c) ¿Cuál es la Kb de la base conjugada más débil? d) Escriba la reacción entre el ácido más fuerte y la base conjugada más fuerte. Datos. Ka: HF = 10-3; HCN = lO-10; CH3 -COOH = 10-5 Puntuación máxima por apartado: 0.5 puntos.. Solución. a. La acidez de una disolución es función de la concentración de protones (H3O+), a mayor concentración de protones mayor acidez. La concentración de protones de un ácido débil esta relacionada con la constante de acidez, a mayor valor de la constante de acidez, mayor grado de disociación del ácido y por tanto mayor concentración de protones. Teniendo en cuenta lo anterior, se puede concluir que a mayor valor de la constante, mayor acidez. Acidez: HCN (Ka = 10−10) < CH3−COOH (Ka = 10−5) < HF (Ka = 10−3) b. La relación entre el pH de una disolución acuosa y la concentración de protones es inversa, a mayor concentración de protones, menor pH (pH = −log [H3O+]). Teniendo en cuenta el apartado a), será de mayor pH la disolución del ácido de menor fortaleza, el ácido cianhídrico (HCN). c. La fortaleza de los pares conjugados es inversa, a mayor fortaleza de un ácido, menor fortaleza de su base conjugada y viceversa, e igual para las bases y sus ácidos conjugados. Teniendo en cuenta lo anterior, la base conjugada más débil corresponderá al ácido más fuerte, en este caso la base más débil es el F−(aq) (fluoruro), que es la base conjugada del HF (ácido fluorhídrico). Para calcular la constante de la base conjugada hay que tener en cuenta que el producto de la constante de acidez de un ácido por la constante de basicidad de su base conjugada es el producto iónico del agua. Kw 10 −14 K(HF) · K(F−) = Kw : K F − = = = 10 −11 K (HF) 10 −3. ( ). d.. Teniendo en cuenta que los ácidos ceden protones y que las bases los captan (Brönsted-Lowry): HF + CN−(aq) ↔ F−(aq) + HCN. Septiembre 2010. FG. Problema lB.- Se disuelven 1,4 g de hidróxido de potasio en agua hasta alcanzar un volumen final de 0,25 L. a) Calcule el pH de la disolución resultante. b) Si se diluyen 20 mL de la disolución anterior hasta un volumen final de 1 L, ¿cuál será el valor de pH de la nueva disolución? c) Si a 20 mL de la disolución inicial se le añaden 5 mL de HCl 0,12 M, ¿cuál será el pH de la disolución resultante? d) ¿Qué volumen de ácido nítrico de concentración 0,16 M sería necesario para neutralizar completamente 25 mL de la disolución inicial de KOH? Datos. Masas atómicas: K = 39; O = 16; H = l. Puntuación máxima por apartado: 0.5 puntos.. Solución. a. Por tratarse de una base fuerte está totalmente disociada.. 16.

(17) Conocida la concentración de OH−, el pH se puede calcular por dos vías diferentes, mediante la constante de ionización del agua (Kw), se calcula la concentración de protones (H3O+), y de esta el pH, o a partir de la concentración de OH−, se calcula el pOH, y de este el pH. 1,4 g 56 g mol −1 n (KOH ) c o = KOH = = = 0,1 M M (KOH ) 0,25 L. OH − = KOH = 0,1 K w = H 3 O + ⋅ OH − :. H 3O + =. Kw OH −. =. 10 −14 = 10 −13 0,1. pH = − log H 3 O + = − log 10 −13 = 13 Por la otra vía: OH − = 0,1 ⇒ pOH = − log OH − = − log(0,1) = 1 b.. pH + pOH = 14 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 − 1 = 13 Si se diluye la disolución, el número de moles de soluto (KOH) permanece constante. n (KOH )conc = n (KOH )dil. Vconc ⋅ KOH conc = Vdil ⋅ KOH dil : KOH dil = KOH conc. KOH dil = 0,1 ⋅. Vconc Vdil. 20 ×10 −3 = 2 × 10 −3 M 1. La nueva concentración de KOH coincide con la concentración de hidroxilos (OH−).. (. ). OH − = 2 × 10 −3 ⇒ pOH = − log OH − = − log 2 ×10 −3 = 2,7 pH + pOH = 14 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 − 2,7 = 11,3 c. La reacción entre el hidróxido potásico y el ácido clorhídrico es una reacción de neutralización 1:1 (por cada mol de KOH se neutraliza 1 mol de HCl), se producirá hasta que se agote uno de ellos o los dos simultáneamente.. KOH + HCl → K + (aq ) + Cl − (aq ) + H 2 O. El número de moles de KOH que contienen 20 mL de disolución de inicial son: mol n (KOH ) = M ⋅ V = 0,1 ⋅ 20 × 10 −3 L = 2 × 10 −3 mol L El número de moles de HCl que contienen 5 mL de disolución 0,12 M son: mol n (HCl ) = M ⋅ V = 0,12 ⋅ 5 ×10 −3 L = 6 ×10 − 4 mol L El reactivo limitante es el HCl, ye el número de moles en exceso de KOH es:. n (KOH )exc = n (KOH )o − n (KOH )reacc = n (KOH )o − n (HCl )reacc = 2 ×10 −3 − 6 ×10 −4 = 1,4 ×10 −3 mol. KOH = OH − =. n (KOH )exc V. =. 1,4 × 10 −3. (20 + 5)×10 −3. = 0,056 m. OH − = 0,056 ⇒ pOH = − log OH − = − log(0,056) = 1,25. 17.

(18) pH + pOH = 14 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 − 1,25 = 11,75 d.. Reacción de neutralización.. KOH + HNO 3 → K + (aq ) + NO 3− (aq ) + H 2 O Para neutralizar un mol de KOH se necesita un mol de HNO3. n (KOH ) = n (HNO 3 ) : M (KOH ) ⋅ V(KOH ) = M (HNO 3 ) ⋅ V (HNO 3 ) V (HNO 3 ) = V (KOH ). M(KOH ) 0,1 = 25 × 10 −3 ⋅ = 15,625 × 10 −3 L M (HNO 3 ) 0,16 V (HNO 3 ) = 15,625 mL. Junio 2010. FM. Cuestión 2A.- Para una disolución acuosa de un ácido HA de Ka = 10−5, justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Cuando se neutraliza con una base, el pH es diferente a 7. b) Cuando se duplica la concentración de protones de la disolución, su pH se reduce a la mitad. c) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada. d) Si se diluye la disolución del ácido, su grado de disociación permanece constante. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. Verdadero. Al neutralizar el ácido se libera su base conjugada, que por proceder de un ácido débil se comporta como base conjugada fuerte y se hidroliza, liberando OH− y proporcionando un pH > 7 HA + BOH → A− (aq) + B+ (aq) + H2O A− + H2O → HA + OH− ⇒ pH > 7 b.. Falso. La relación entre la concentración de protones y el pH es logarítmica. pH = − log H 3 O + Si duplicamos la concentración de protones:. pH 2 = − log 2 ⋅ H 3 O + = − log H 3 O + + (− log 2) = pH − log 2 c. Falso. El producto de la constante de un ácido por la constante de su base conjugada es igual a la constante de ionización del agua (Kw = 10−14). −. A − ⋅ H 3O +. +. •. Ácido: HA + H 2 O ↔ A + H 3 O : K a =. •. Base conjugada: A − + H 2 O ↔ HA + OH − : K b =. Ka ⋅Kb =. A − ⋅ H 3O + HA. ⋅. HA HA ⋅ OH −. HA ⋅ OH −. Kb =. A−. A− = H 3 O + ⋅ OH − = K w = 10 −14. K w 10 −14 = = 10 −9 −5 Ka 10. K a = 10 −5 > K b = 10 −9 d.. Falso. Al diluir un ácido débil aumenta su grado de disociación. Por tratarse de un ácido débil, y despreciando α frente a 1, se obtiene la relación:. 18.

(19) K a = co ⋅ α 2 : α =. Ka co. Si co disminuye, su grado de disociación aumenta.. Junio 2010. FM. Problema 1B.- Se disuelven 1,68 gramos de hidróxido de potasio en agua hasta alcanzar un volumen de 100 mL. a) Calcule el pH de la disolución obtenida. b) Calcule cuántos mL de ácido clorhídrico 0,6 M hacen falta para neutralizar 50 mL de la disolución de hidróxido de potasio, y cuál es el pH de la disolución final. c) Calcule el pH de la disolución que se obtiene al añadir 250 mL de agua a 50 mL de la disolución inicial de hidróxido de potasio. Datos. Masas atómicas: K = 39; O = 16; H = 1 Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos.. Solución. a. Se trata de calcular el pH de una disolución de base fuerte.. KOH → K + (aq ) + OH − Por tratarse de una base fuerte, esta totalmente disociada y por tanto la concentración de OH− en el punto final coincide con la concentración inicial de la base. 1,68g 56 g n (KOH ) − mol = 0,3 mol OH = KOH o = = L Vd +s (L ) 100 ×10 −3 L Conocida la concentración de OH− se calcula el pOH. pOH = − log OH − = − log(0,3) = 0,52 Conocido el pOH, se calcula el pH (pH + pOH = 14). pH = 14 − pOH = 14 − 0,57 = 13,48 b.. Reacción de neutralización entre un ácido fuerte y una base fuerte.. KOH + HCl → K + (aq ) + Cl − (aq ) + H 2 O. La estequiometria del proceso nos indica:. HCl 1 = KOH 1 n (HCl ) = n (KOH ). Por tratarse de disoluciones, el número de moles se calcula multiplicando la molaridad por el volumen. M (HCl ) ⋅ V(HCl ) = M(KOH ) ⋅ V(KOH ) Despejando:. V (HCl ) =. mol ⋅ 50 × 10 −3 L M (KOH ) ⋅ V(KOH ) 0,3 L = = 25 × 10 −3 L <> 25mL mol M (HCl ) 0,6 L. Por tratarse de un ácido y una base fuerte sus pares conjugado (Cl−; K+) son débiles y no se hidrolizan, por lo tanto el pH de neutralización es 7 (neutro). c. Si se diluye la disolución disminuye la concentración, y por tanto se modifica el pH. La concentración de la nueva disolución se obtiene teniendo en cuenta que el número de moles de soluto no se modifica en el proceso, solo se añade disolvente (H2O). ni = nf. M i ⋅ Vi = M f ⋅ Vf ; M f = M i ⋅. Vi 50 × 10 −3 = 0,3 ⋅ = 0,05 M Vf 300 × 10 −3. 19.

(20) Conocida la concentración de la nueva disolución, y teniendo en cuenta que es una base fuerte, la concentración de OH coincide con la concentración de la disolución. −. OH − = 0,05 M ⇒ pOH = − log(0,05) = 1,3 pH = 14 − pOH = 14 − 1,3 = 12,7. Junio 2010. FG. Cuestión 2A. Considere los ácidos orgánicos monopróticos: úrico, benzoico, láctico y butanoico. a) Ordénelos en orden creciente de acidez en disolución acuosa. b) Justifique cuál de sus bases conjugadas tiene menor valor de Kb. c) Justifique cuál será la base conjugada más fuerte. d) Escriba la fórmula semidesarrollada del ácido butanoico. Datos. Ka (úrico) = 5,1×10−6; Ka (benzoico) = 6,6×10−5; Ka (láctico) = 1,4×l0−4; Ka (butanoico) = 1,5×l0−5 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. A mayor acidez mayor disociación, y a mayor disociación mayor constante de acidez, por tanto el orden creciente de acidez coincide con el orden creciente de constante de acidez (a mayor constante mayor acidez). Ácido úrico < Ácido butanoico < Ácido benzoico < Ácido láctico b. La fortaleza de un ácido y de su base conjugada son inversamente proporcionales. A mayor constante de un ácido, menor constante de su base conjugada.. Kb =. K w 10−14 = Ka Ka. La base conjugada con menor constante será la del ácido de mayor constante: la base conjugada del ácido láctico. c. La base conjugada más fuerte será la de mayor constante y procederá del ácido más débil y por tanto del de menor constante de acidez: la base conjugada más fuerte será la base conjugada del ácido úrico.. d.. CH3 − CH2 − CH2 − COOH. Junio 2010. FG. Problema 2B. Se prepara una disolución de ácido benzoico (C6H5COOH) cuyo pH es 3,1, disolviendo 0,61 gramos del ácido en agua hasta obtener 500 mL de disolución. Calcule: a) El grado de disociación del ácido benzoico. b) La constante de acidez del ácido benzoico. c) La constante de basicidad del anión benzoato. d) El volumen de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para neutralizar 50 mL de la disolución del ácido. Datos. Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. Si se denomina α al grado de disociación del ácido benzoico y co a su concentración inicial, el cuadro de reacción queda:. Del cuadro de reacción se obtiene la relación entre la concentración de protones (hidronio), la concentración inicial y el grado de disociación.   H 3O + = 10 − pH = 10 −3,1 = 7,9 × 10 − 4   H 3O + 7,9 × 10− 4   0,61 g H 3O + = c o α :  : α = = = 0,079  m co 0,01 122 g ⋅ mol −1 c = n = M =  = 0,01 mol   o V L V 500 × 10− 3 L M ≡ Masa molecular de ácido benzoico = 7 · 12 + 6 · 1 + 2 · 16 = 122 g mol−1. El ácido benzoico tiene un grado de disociación del 7,9 %.. 20.

(21) b.. Aplicando la ley de Ostwald al equilibrio de disociación y teniendo en cuenta el cuadro de reacción:. Ka =. [C H COO ]⋅ [H O ] = c α ⋅ c α = c α 6. −. 5. 3. +. [C6 H 5COOH]. o. o. c o (1 − α ). o. 2. 1− α. Sustituyendo los valores se obtiene el valor e la constante de acidez.. Ka =. 0,01 ⋅ 0,0792 = 6,78 × 10 − 5 1 − 0,079. c. Teniendo en cuenta que el producto de las constantes de acidez y basicidad de un ácido y de su base conjugada debe ser igual al producto iónico del agua, se despeja la constante de basicidad de la base conjugada.. Ka ⋅ K b = K w : K b = d.. Kw 10 −14 = = 1,47 −10 Ka 6,78 × 10− 5. Reacción de neutralización.. C 6 H 5COOH + NaOH → C 6 H 5COO − (aq ) + Na + (aq ) + H 2 O. NaOH 1 = ⇒ n (NaOH ) = n (C 6 H 5COOH ) C 6 H 5COOH 1 Por estar en disolución, el número de moles se calcula M · V. M C 6 H 5 COOH ⋅ VC 6 H 5 COOH = M NaOH ⋅ VNaOH Según la estequiometria del proceso:. VNaOH = VC 6 H 5 COOH ⋅. M C 6 H 5 COOH M NaOH. = 50 × 10− 3 L ⋅. 0,01 M = 5 × 10− 3 L = 5 mL 0,1 M. Modelo 2010. Problema 2A.- Se disuelven 2,3 g de ácido metanoico en agua hasta un volumen de 250 cm3. Calcule: a) El grado de disociación y el pH de la disolución. b) El volumen de hidróxido de potasio 0,5 M necesario para neutralizar 50 cm3 de la disolución anterior. Datos: Ka = 1,8×10−4; Masas atómicas: C = 12, O = 16, H = 1 Puntuación máxima por apartado: 1 punto.. Solución. a. Ácido débil, su equilibrio de disociación está regido por su constante de acidez (Ka). Si co es su concentración inicial y α su grado de disociación, el cuadro de reacción será el siguiente:. Aplicando la ley de Ostwald se obtiene la expresión de la constante.. Ka =. HCOO − ⋅ H 3O + HCOOH. La concentración inicial (co) se obtiene mediante la definición de molaridad. 2,3 gr m(HCOOH ) 46 gr n (HCOOH ) M(HCOOH ) mol = 0,2 mol co = = = L Vd + s (L ) Vd + s (L ) 250 × 10− 3 (L ) Sustituyendo en la expresión de la constante las concentraciones por sus expresiones en función de co y α, se obtiene una ecuación en la que podemos despejar el valor de α.. Ka =. HCOO − ⋅ H 3O + HCOOH. 21. =. coα ⋅ coα coα 2 = c o (1 − α ) 1 − α.

(22) Teniendo en cuenta que se trata de un ácido débil (Ka = 1,8×10−4), y que su concentración no es muy diluida, se puede plantear una hipótesis que nos permitirá simplificar la ecuación, en el caso de no confirmare la hipótesis, se transformaría la ecuación en una ecuación de 2º grado en α.  1− α →1 Ka  Hipótesis : Sí α < 0,05 ⇒  despejando : α = co α 2 ⇒ K a = coα 2 co K a = 1 − α Sustituyendo por lo datos:. α=. Ka 1,8 × 10 − 4 = = 0,03 < 0,05 ⇒ Se acepta la hipótesis. co 0,2. El grado de disociación es del 3% (α = 0,03). El pH se obtiene de la definición conocidos co y α.. pH = − log H 3O + = − log(c o α ) = − log(0,2 ⋅ 0,03) = 2,2. b.. Reacción de neutralización entre un ácido y una base, se resuelve por factores de conversión.. HCOOH + KOH → HCOO − (aq ) + K + (aq ) + H 2 O KOH 1 = ⇒ n (KOH ) = n (HCOOH ) HCOOH 1 Por estar en disolución, el número de moles se obtiene de la definición de molaridad. M 0,2 M KOH ⋅ VKOH = M HCOOH ⋅ VHCOOH : VKOH = VHCOOH HCOOH = 50 × 10− 3 = 0,02 L M KOH 0,5 VKOH = 20 cm3. Modelo 2010. Cuestión 2B.- Dadas las constantes de acidez de las especies químicas CH3COOH, HF, HS04− y NH4+ a) b) c) d). Ordene las cuatro especies de mayor a menor acidez. Escriba sus correspondientes reacciones de disociación ácida en disolución acuosa. Identifique sus bases conjugadas y ordénelas de mayor a menor basicidad. Escriba la reacción de transferencia protónica entre la especie química más ácida y la base conjugada más básica. Datos. Ka (CH3COOH) = 1,8×10−5; Ka (HF) = 7,2×10−4; Ka (HS04− ) = 1,2×10−2; Ka (NH4+ ) = 5,5×10−10 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. La acidez mide la concentración de protones, a mayor acidez mayor concentración de protones, mayor grado de disociación del ácido y por tanto mayor constante de acidez ó disociación. Para ordenar las especies de mayor a menor acidez se ordenan de mayor a menor constante. Ka (HS04− ) = 1,2×10−2 > Ka (HF) = 7,2×10−4 > Ka (CH3COOH) = 1,8×10−5 > Ka (NH4+ ) = 5,5×10−10 HS04− > HF > CH3COOH > NH4+ b.. - HSO 4− + H 2 O ↔ SO 24 − + H 3O + - HF + H 2 O ↔ F − + H 3O + - CH 3 − COOH + H 2 O ↔ CH 3 − COO − + H 3O + - NH +4 + H 2 O ↔ NH 3 + H 3O +. c.. Ácido HSO −4. Base conjugada SO 24 − (Sulfato). HF. F − (Fluoruro). CH 3 − COOH. CH 3 − COO − (Acetato). NH +4. NH 3 (Amoniaco). 22.

(23) La fortaleza de los pares conjugados es inversamente proporcional a la fortaleza de la sustancia de la que procede, a mayor fortaleza de un ácido, menor fortaleza de su base conjugada y viceversa. El orden de mayor a menor basicidad de las bases conjugadas será inverso al orden de mayor a menor acidez de los ácidos de los que procede.. NH 3 > CH 3 − COO − > F − > SO 24 − d.. HSO 4− (aq ) + NH 3 (aq ) ↔ SO 24 − (aq ) + NH +4 (aq ). Septiembre 2009. Cuestión 4.- Atendiendo a los equilibrios en disolución acuosa, razone cuál o cuáles de las siguientes especies son anfóteras (pueden comportarse como ácido y como base): a) Amoniaco (o trihidruro de nitrógeno). b) Ion bicarbonato (o ion hidrogenotrioxocarbonato (IV)). c) Ion carbonato (o ion trioxocarbonato (IV)). d) Ion bisulfuro (o ion hidrogenosulfuro (II)). Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. Amoniaco NH3. Base de Brönsted-Lowry.. NH 3 + H 2 O ↔ NH +4 + OH −. b.. Ion bicarbonato HCO 3− Anfótero. Ácido (Arrhenius): HCO 3− + H 2 O ↔ CO 32 − + H 3O + Base (Brönsted-Lowry): HCO 3− + H 2O ↔ H 2 CO 3 + OH −. c.. Ión carbonato CO 32 − Base de Brönsted-Lowry.. CO 32 − + H 2 O ↔ HCO 3− + H 3O +. d.. Ión bisulfuro HS− Ácido (Arrhenius): HS− + H 2O ↔ S2 − + H 3O + Base (Brönsted-Lowry): HS− + H 2O ↔ H 2S + OH −. Septiembre 2009. Problema 1B.- Una disolución comercial de ácido clorhídrico presenta un pH de 0,3. a) Calcule la masa de hidróxido de sodio necesaria para neutralizar 200 mL de la disolución comercial de ácido. b) Si 10 mL de la disolución comercial de ácido clorhídrico se diluyen con agua hasta un volumen final de 500 mL, calcule el pH de la disolución diluida resultante. c) A 240 mL de la disolución diluida resultante del apartado anterior se le añaden 160 mL de ácido nítrico 0,005 M. Calcule el pH de la nueva disolución (suponiendo volúmenes aditivos). d) Calcule los gramos de hidróxido de calcio necesarios para neutralizar la disolución final del apartado c). Datos. Masas atómicas: Na = 23; Ca = 40; H = 1; O = 16. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.. Solución. a. Reacción de neutralización entre un ácido y una base.. HCl + NaOH → Na + (aq ) + Cl − (aq ) + H 2 O Con la reacción de neutralización ajustada, se busca la relación entre el ácido y la base. NaOH 1 = ⇒ n (NaOH ) = n (HCl ) HCl 1. Teniendo en cuenta que se pide la masa de hidróxido sódico, el número de moles de NaOH se calcula como: m(NaOH ) n (NaOH ) = M (NaOH ) Por estar en disolución, el número de moles HCl se calcula con el volumen y la molaridad de la disolución. n (HCl ) = M ⋅ V. 23.

(24) La molaridad del ácido clorhídrico se calcula teniendo en cuenta que es un ácido fuerte y está totalmente disociado, por tanto la concentración del ácido coincide con la concentración de protones de la disolución, que se obtiene de la definición de pH (pH = −log|H3O+|).. HCl + H 2 O → Cl − + H 3O +. HCl o = H 3O + = 10− pH = 10−0,3 = 0,5 M Sustituyendo en la relación entre el ácido y la base se despeja la masa de NaOH: m(NaOH ) m(NaOH ) = M (HCl ) ⋅ V(HCl ) : = 0,5 mol ⋅ 200 × 10 −3 L : m(NaOH ) = 4 g L gr M(NaOH ) 40 mol. b.. Para calcular el nuevo pH hay que conocer la concentración de la disolución diluida. Si a una disolución la diluimos con agua, el número de moles de soluto permanece constante. n HCl (inicial ) = n HCl (final ). M i ⋅ Vi = M f ⋅ Vf : M f = M i ⋅. Vi 10 × 10 −3 = 0,5 ⋅ = 0,01 Vf 500 × 10 − 3. Por ser un ácido fuerte, la concentración de protones coincide con la concentración del ácido, tal y como se dijo en el apartado a.. H 3O + = HCl o = M = 0,01 : pH = − log H 3O + = − log 0,01 = 2. c.. Para calcular el nuevo pH hay que conocer la concentración de H3O+ de la disolución.. (. n H 3O +. H 3O +. T. ). Totales. ⋅ VT = H 3O +. (. = n H 3O + HCl. ). HCl. (. + n H 3O +. ⋅ VHCl + H 3O +. ). HNO 3. ⋅ VHNO 3 -1-. HNO 3. Por tratarse de una mezcla de ácidos fuertes, sus grados de disociación no varían (α = 1).. HCl + H 2 O → Cl − + H 3O + : H 3O + HNO 3 + H 2 O → NO3− + H 3O + : H 3O +. HCl. = M (HCl ). HNO 3. = M (HNO 3 ). Sustituyendo en la expresión -1-. H 3O + H 3O +. T. T. ⋅ VT = M HCl ⋅ VHCl + M HNO 3 ⋅ VHNO 3. ⋅ 400 × 10−3 = 0,01 ⋅ 240 × 10 −3 + 0,005 ⋅ 160 × 10 −3 : H 3O +. T. = 0,008 M. pH = − log H 3O + = − log 0,008 = 2,1. d.. Reacción de neutralización:. 2H 3O + + Ca (OH )2 → Ca 2 + + 2H 2 O. En el ajuste de la reacción de neutralización no se ha tenido en cuenta las moléculas de agua que actúan de portador del protón. Ca (OH )2 1 1 = ⇒ n (Ca (OH )2 ) = n H 3O + + 2 2 H 3O. (. ). m(Ca (OH )2 ) 1 = H 3O + ⋅ V M (Ca (OH )2 ) 2. m(Ca (OH )2 ) 1 = ⋅ 0,008 mol ⋅ 400 × 10 −3 l : m(Ca (OH )2 ) = 0,1184 g l gr 2 74 mol. Junio 2009. Problema 1B.- El ácido butanoico es un ácido débil siendo su Ka = 1,5·10−5. Calcule: a) El grado de disociación de una disolución 0,05 M del ácido butanoico. 24.

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