CUESTIONES PROBLEMAS ÁCIDO-BASE. Autor: Tomás Mata García

CUESTIONES Y

PROBLEMAS

ÁCIDO-BASE

Autor: Tomás Mata García

CUESTIONES

1.- Considere cuatro disoluciones A, B, C y D caracterizadas por:

A: pH = 4 ; B: [OH^-] = 10^-14 M; C: [H₃O⁺] = 10^-7M; D: pOH =5.

a) Ordénelas de menor a mayor acidez.

b) Indique cuáles son ácidas, básicas o neutras.

Solución:

a) D < C < A < B

A: pH=4 ; B: pOH=14 y pH=0 ; C: pH=7 ; D: pOH=5 y pH=9 b) Ácidas: A y B

Básicas: D Neutras: C

2.- De acuerdo con la teoría de Brönsted y Lowry:

a) Justifique el carácter básico del amoniaco.

b) Explique si el CH3COONa genera pH básico.

c) Razone si la especie HNO2 puede dar lugar a una disolución de pH>7?

Solución:

a) El amoniaco acepta protones del agua: NH³+H O² UNH⁴⁺+OH⁻

b) El CH3COONa es una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte y por tanto sufre hidrólisis el ion CH₃COO^-.

^{3 3}

3 2 3

CH COONa CH COO Na CH COO H O CH COOH OH

− +

− −

+

+ +

U U

c) El HNO₂ es un ácido y se disocia según la ecuación:

HNO2+H O2 UNO2⁻+H O3 ⁺

Por tanto las disoluciones tienen carácter ácido y su pH es siempre <7.

3.- De acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry, indique cuáles de las siguientes especies: HSO4-, HNO3, S⁼, NH3, H2O y H3O⁺.

a) Actúan sólo como ácido.

b) Actúan sólo como base.

c) Actúan como ácido y base.

Solución:

a) Actúan sólo como ácido: HNO3 y H3O⁺

^{3 2 3 3}

3 2 2 3

HNO H O NO H O H O H O H O H O

− +

+ +

+ +

+ +

U U b) Actúan sólo como base: S⁼ y NH₃

^{3 2 4}

2

NH H O NH OH

S H O HS OH

+ −

= − −

+ +

+ +

U U

c) Actúan como ácido y base: HSO4- y H2O

4 2 4 3

4 2 2 4

2 2 3

: :

: /

HSO H O SO H O Ácido HSO H O H SO OH Base H O H O H O OH Ácido Base

− = +

− −

+ −

+ +

+ +

+ +

U U U

4.- Dada la siguiente tabla:

a) Complete la tabla.

b) Ordene según la fuerza relativa, en disolución acuosa, los ácidos y las bases conjugadas que en ella aparecen.

Ácido Base Ka Kb

CH3COOH - 1,8. 10^-5 -

- CH₃-NH₂ - 4,4. 10^-4

HCN - 4,9. 10^-10 -

Solución:

a)

b) Ácidos: CH3COOH > HCN > CH3-NH3+

Bases: CH₃-NH₂ > CN^- > CH₃COO^-

5.- De las siguientes especies químicas: H3O⁺; HCO3-; CO3=; H2O; NH3; NH4+, explique según la teoría de Brönsted-Lowry:

a) Cuáles pueden actuar sólo como ácido.

b) Cuáles sólo como base.

c) Cuáles como ácido y como base.

Solución:

a) Actúan sólo como ácido: NH4+ y H3O⁺

^{4 2 3 3}

3 2 2 3

NH H O NH H O H O H O H O H O

+ +

+ +

+ +

+ +

U U b) Actúan sólo como base: CO3= y NH3

^{3 2 4}

3 2 3

NH H O NH OH

CO H O HCO OH

+ −

= − −

+ +

+ +

U U c) Actúan como ácido y base: HCO₃^- y H₂O

3 2 3 3

3 2 2 3

2 2 3

: :

: /

HCO H O CO H O Ácido HCO H O H CO OH Base H O H O H O OH Ácido Base

− = +

− −

+ −

+ +

+ +

+ +

U U U

Ácido Base K_a K_b

CH₃COOH CH₃COO^- 1,8. 10^-5 5,56. 10^-10 CH₃-NH₃⁺ CH₃-NH₂ 2,27. 10^-11 4,4. 10^-4

HCN CN^- 4,9. 10^-10 2,04. 10^-5

6.-Para las siguientes sales: NaCl; NH4NO3 y K2CO3.

a) Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a su disolución en agua.

b) Clasifique las disoluciones en ácidas, básicas o neutras.

Solución:

a)

_{4 3 4 3}

2 3 2 3

NaCl Na Cl

NH NO NH NO

K CO K CO

+ −

+ −

+ =

+ + + U

U U b) Ácida: NH4NO3:

^{4 3 4 3}

4 2 3 3

NH NO NH NO

NH H O NH H O

+ −

+ +

+

+ +

U U

Básica: K2CO3:

^{2 3 3}

3 2 3

2

K CO K CO

CO H O HCO OH

+ =

= − −

+

+ +

U U

Neutra: NaCl. No sufre hidrólisis ninguno de los iones en que se disocia.

7.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base identificando, de forma razonada, los pares conjugados:

a) --- + H2O U CO₃⁼ + H₃O⁺ b) NH4+ + OH^- U H2O + --- c) F^- + H₂O U OH^- + --- Solución:

a) HCO3- + H2O U CO3= + H3O⁺ b) NH4+ + OH^- U H2O + NH3

c) F^- + H₂O U OH^- + HF

8.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base e identifique los pares conjugados, según la teoría de Brönsted-Lowry:

a) CO₃⁼ + H₃O⁺ U b) NH₄⁺ + H₂O U c) NO₂^- + H₂O U

Solución:

a) CO₃⁼ + H₃O⁺ U HCO₃^- + H₂O b) NH₄⁺ + H₂O U NH₃ + H₃O⁺ c) NO₂^- + H₂O U HNO₂ + OH^-

9.- El valor del pH de la saliva de una persona es 6,7:

a) ¿La disolución será ácida, básica o neutra?

b) ¿Cuál es la concentración molar de iones hidronios?

c) ¿Cuál es la concentración molar de iones hidróxido en esa disolución?

Solución:

a) Como el pH es menor que 7, la disolución es ácida.

b) [H3O⁺] = 10^-6,7 = 2x10^-7 M

c) [OH^-] = 1x10^-14/2x10^-7 = 5x10^-8 M

10.- Razone si son ciertas o falsas las siguientes proposiciones para una disolución 0,1 M de HCl:

a) El pH es igual a 1.

b) [Cl^-] = 0,1 M c) [HCl] = 0,1 M Solución:

a) Verdadera: El ácido HCl es un ácido fuerte, por tanto estará completamente disociado: HCl + H₂O ⇒ H₃O⁺ + Cl^- => [H₃O⁺] = 0,1 M => pH=1

b) Verdadera: Por la misma razón, [Cl^-] = 0,1 M c) Falsa. [HCl] = 0

11.- Razone y, en su caso, ponga un ejemplo si al disolver una sal en agua se puede obtener:

a) Una disolución de pH básico.

b) Una disolución de pH ácido.

Solución:

a) Se obtienen disoluciones de pH básico cuando las sales provienen de ácidos débiles y bases fuertes. Ejemplo: K2CO3

^{2 3 3}

3 2 3

2

K CO K CO

CO H O HCO OH

+ =

= − −

+

+ +

U U

b) Se obtienen disoluciones de pH ácido cuando las sales provienen de ácidos fuerte y bases débiles. Ejemplo: NH4NO3

^{4 3 4 3}

4 2 3 3

NH NO NH NO

NH H O NH H O

+ −

+ +

+

+ +

U U

12.- De los ácidos débiles HNO2 y HCN, el primero es más fuerte que el segundo.

a) Escriba sus reacciones de disociación en agua, especificando cuáles son sus bases conjugadas.

b) Indique, razonadamente, cuál de las dos bases conjugadas es la más fuerte.

Solución:

a) HNO₂ + H₂O U NO₂^- + H₃O⁺ ácido1 base2 base1 ácido2

HCN + H2O U CN^- + H3O⁺ ácido₁ base₂ base₁ ácido₂

b) Cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada; por tanto la base conjugada del HCN será la más fuerte.

13.- Una muestra de orina de un individuo tiene un pH = 5,70.

a) ¿La disolución será ácida, básica o neutra?.

b) ¿Cuál es la concentración molar de iones hidronios?.

c) ¿Cuáles son la concentración molar de iones hidróxido y el pOH de esa disolución?.

Solución:

a) Por ser el pH < 7 la disolución es ácida.

b) [H3O⁺] = 10^-5,7 = 2x10^-6 M

c) [OH^-] = 1x10^-14/2x10^-6 = 5x10^-9 M y pOH = 14 – pH = 14 – 5,7 = 8,3

14.- En 500 mL de una disolución acuosa 0’1 M de NaOH . a) ¿Cuál es la concentración de OH^-?

b) ¿Cuál es la concentración de H3O⁺?.

c) ¿Cuál es su pH?

Solución:

a) NaOH ⇒ Na⁺ + OH^- ; [OH^-] = 0,1 M b)

14

13 3

1 10 10

0,1 Kw

H O M

OH

+ − −

−

⎡ ⎤ = = ⋅ =

⎣ ⎦ ⎡⎣ ⎤⎦

c) pH=-log(10^-13) = 13

15.- Complete las siguientes reacciones e indique las sustancias que actúan como ácido y como base, y sus pares conjugados, según la teoría de Brönsted - Lowry.

a) NH4+ + H2O U b) NH4+ + OH- U c) H2O + CO3= U Solución:

a) NH4+ + H2O U NH3 + H3O⁺ El NH4+ actúa como ácido b) NH4+ + OH- U NH3 + H2O El NH4+ actúa como ácido c) H2O + CO3= U OH^- + HCO3- El H2O actúa como ácido

16.- Calcule el pH de una disolución 0,1 M de:

a) Hidróxido de calcio b) Ácido nítrico

c) Cloruro de calcio Justifique las respuestas Solución:

a) Hidróxido de calcio: Ca(OH)2 ⇒ Ca⁺⁺ + 2OH^- ; [OH^-] = 2x 0,1 = 0,2 M

pOH = −log(0, 2)=0, 7⇒ pH =14 0, 7 13,3− = b) Ácido nítrico: HNO₃ + H₂O ⇒ NO₃^- + H₃O⁺ ⇒ ⎡⎣H O^{3 +}⎤⎦ =0,1 M

pH = −log(0,1)=1

c) Cloruro de calcio: CaCl2 ⇒ Ca⁺⁺ + 2Cl^- ⎡⎣H O^{3 +}⎤⎦ =1x10^-7 ⇒ pH = −log(10 )⁻⁷ =7

17.- Razone que ocurrirá con el pH cuando:

a) Se añade agua a una disolución de un ácido fuerte.

b) Se añade agua a una disolución de base fuerte.

Solución:

a) Al añadir agua a una disolución de un ácido fuerte, éste se diluye por lo que la concentración de iones hidronios procedentes de la disociación del ácido también disminuirá y en consecuencia el pH aumentará.

b) Por el contrario si se añade agua a la disolución de una base fuerte, la concentración de ésta disminuye, es decir, disminuye la concentración de OH^-, por lo que la concentración de H3O⁺ aumenta y en consecuencia el pH disminuirá.

18.- a) ¿Cuál es el pH de 50 mL de una disolución de HCl 0,5 M?

b) Si añadimos agua a los 50 mL de la disolución anterior hasta alcanzar un volumen de 500 mL, ¿cuál será el nuevo pH?

Solución:

a) HCl + H₂O ⇒ Cl^- + H₃O⁺ ⇒ ⎡⎣H O^{3 +}⎤⎦ =0,5 M ⇒ pH = −log(0, 5)=0,3 b)

[ ]

- + +

2 3 3

50 0, 5 0, 025

1000 0, 025

0, 05 0, 5

HCl + H O Cl + H O H O =0,05 M pH=-log(0,05)=1,3

molesHCl

mlDisolución molesHCl

mlDisolución molesHCl

HCl M

LitrosDisolución

× =

= =

⎡ ⎤

⇒ ⇒ ⎣ ⎦

19.- Calcule el pH de la disolución resultante cuando:

a) Se agregan dos gotas de HCl 1 M a un litro de agua.

b) Se mezclan 100 mL de HCl 0,2 M con 50 mL de HCl 0,2 M.

c) Se mezclan 100 mL de HCl 0,3 M con 100 mL de KOH 0,1 M.

Dato: El volumen de una gota es de 0,05 mL.

Solución:

a)

4

4

4 3

2 2 0, 05 1 10

1000

º 10

(1 0,1.10 ) 10

molHCl

Gotas mLDisolución molesHCl

mLDisolución

n MolesHCl molesHCl

M M

LitrosDisolución Litros

−

− −

−

= ⋅ × =

= = =

+ Como el HCl es un ácido fuerte:

HCl + H₂O ⇒ Cl^- + H₃O⁺ 10-4 10^-4M 10^-4M [H₃O⁺] = 10^-4M y pH = -log10^-4 = 4

b)

100 0, 2 0, 02

1000

50 0, 2 0, 01

1000

(0, 02 0, 01)

( ) 0, 2

0,150

molesHCl

mLDisolución molesHCl

mLDisolución

molesHCl

mLDisolución molesHl

mLDisolución

molesHCl

Molaridad mezcla M

LitrosDisolución

× =

× =

= + =

Como el HCl es un ácido fuerte:

HCl + H2O ⇒ Cl^- + H3O⁺ 0,2 0,2M 0,2M [H3O⁺] = 0,2M y pH = -log0,2 = 0,7 c)

100 0, 3 0, 03

1000

100 0,1 0, 01

1000

molesHCl

mLDisolución molesHCl

mLDisolución

molesKOH

mLDisolución molesKOH

mLDisolución

× =

× =

Como se produce la siguiente reacción:

HCl + KOH U KCl + H2O

Moles iniciales: 0,03 0,01

Moles finales: 0,02 -

Molaridad del ácido HCl = 0,02 moles/0,2Litros = 0,1 M Como el HCl es un ácido fuerte:

HCl + H₂O ⇒ Cl^- + H₃O⁺ 0,1 0,1M 0,1M [H3O⁺] = 0,1M y pH = -log0,1 = 1

PROBLEMAS

1.- a) ¿Cuántos gramos de hidróxido de potasio se necesitan para preparar 250 mL de una disolución acuosa de pH = 13?

b) Calcule los mL de una disolución 0,2 M de ácido clorhídrico que serán necesarios para neutralizar 50 mL de la disolución anterior de hidróxido de potasio.

Datos: Masas atómicas: K=39,1; O=16; H=1 Solución: MKOH = 56,1 g/mol

a)

14

13 1

3 13

3

13 10 10 10

10 Kw

pH H O OH M

H O

+ − − − −

+ −

⎡ ⎤ ⎡ ⎤

= ⇒⎣ ⎦= ⇒⎣ ⎦ ⎡=⎣ ⎤⎦ = =

Como el hidróxido de potasio es una base fuerte estará totalmente disociada y como en su disociación se produce: KOH ^⇒K⁺ + OH^- , la concentración de KOH será igual a la concentración de OH^-.

0,1 56,1

250 1, 4

1000 1

molesKOH gramolKOH

mLDisolución gramosKOH

mLDisolución molesKOH

× × =

b) La reacción que tiene lugar es: KOH +HClUKCl+H O²

0,1 1 1000

50 1000 1 0, 2

25

molesKOH molHCl mLDisoluciónHCl mLDisoluciónKOH

mLDisoluciónKOH molKOH molesHCl mLDisoluciónHCl

× × × =

=

2.- El fluoruro de hidrógeno (HF) es un ácido que en disolución 0,1 M se disocia en un 10%. Calcule:

a) El pH de la disolución.

b) El valor de la constante de disociación Kb de la base conjugada de dicho ácido.

Solución: α=10% ⇒ α=0,10

a) HF + H₂O U F^- + H₃O⁺ Moles iniciales: 1 - -

Moles que reaccionan: α - - Moles formados: - α α Moles equilibrio: 1 - α α α para una [C_o] Inicial: C_o(1 -α ) C_oα C_oα [H₃O⁺] = C_oα= 0,1 M x 0,10 = 0,01 M pH= - log(0,01) = 2

b)

[ ]

2 2

3 0 0 0 3

0

14

12 3

0,1 0,1

1,1 10

(1 ) 1 1 0,10

1 10 9,1 10 1,1 10

a

w

a b w b

a

F H O C C C

K HF C

K K K K K K

α α α

α α

− +

−

− −

−

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅ ⋅

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = = ⋅

− − −

⋅ = ⇒ = = ⋅ = ⋅

⋅

3.- Cuando se disuelven en agua 2,5 g de ácido "HA" hasta alcanzar un volumen de 250 mL, el pH de la disolución es igual a 4. Sabiendo que la masa molecular del ácido es 52,5 g/mol

a) Calcule la constante de disociación.

b) Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para preparar esta disolución.

Solución:

a) HA + H2O U A^- + H3O⁺ Concentración Inicial: C₀ - -

Se disocian: x - - Se forman: - x x Concentración equilibrio: C₀ - x x x

2,5 1 0, 048

52, 5 0, 048

0,192 0, 25

o

molHA

gramosHA molesHA

gramosHA molesHA

C M

LitrosDisolución

× =

= =

Como el pH = 4 ^⇒ [H3O⁺] = 10^-4= x

[ ]³ ( )^{4 2 8} 8

4 0

10 10

5, 21 10 0,192 10 0,1919

a

A H O x x

K HA C x

−

− + −

−

−

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = = ⋅

− −

b) Materiales: balanza, vidrio de reloj, espátula, matraz aforado de 250 mL, embudo, frasco lavador con agua destilada y cuentagotas.

Procedimiento: Se añade al vidrio de reloj la cantidad de ácido requerida. Se echa el sólido con la ayuda de un embudo en el matraz aforado y se le añade agua destilada empleando el frasco lavador y se disuelve el ácido, después se enrasa con agua destilada. Para facilitar el enrase se utiliza el cuentagotas para añadir las últimas gotas de agua.

4.- Se dispone de una disolución 0,25 M de ácido benzoico(C6H5COOH). La concentración de iones hidronio en esta disolución es [ H3O⁺] = 4⋅ 10^-3 M.

Calcule:

a) La constante de acidez del ácido benzoico.

b) El grado de disociación de la disolución de ácido benzoico.

Solución:

a) C₆H₅COOH + H₂O U C₆H₅COO^- + H₃O⁺ Concentración Inicial: C0 - -

Se disocian: x - - Se forman: - x x Concentración equilibrio: C0 - x x x

⁶ [⁵ ]³ ( ³)² 5

4

6 5 0

4 10 6, 5 10 0, 25 4 10

a

C H COO H O x x

K C H COOH C x

−

− +

−

−

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅ ⋅

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = ⋅

− − ⋅

b) α= concentración del ácido disociado/concentración inicial del ácido=x/Co α = 4⋅ 10^-3/0,25 = 0,016 => α= 1,6%

5.- A 25ºC, la constante del equilibrio: NH₃ + H₂O U NH₄⁺ + OH^- es 1,8 10^-5. Se añaden 7 gramos de amoniaco a la cantidad de agua necesaria para obtener 500 mL, de disolución.

a) Calcule el pH de la disolución.

b) Calcule el grado de disociación del amoniaco.

Masas atómicas: H = 1; N = 14

Solución: MNH3 = 17 g/mol

a) NH₃ + H₂O U NH₄⁺ + OH^- Concentración Inicial: C0 - -

Se disocian: x - - Se forman: - x x Concentración equilibrio: C0 - x x x

3

3 3

3

3

7 1 0, 41

17 0, 41 0, 5 0,82

o

molNH

gramosNH molesNH

gramosNH molesNH

C M

LitrosDisolución

× =

= =

[ ]

4 2 5

3 0 0

1,8 10

b

NH OH x x x

K NH C x C x

+ −

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅ −

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = ⋅

− −

Como la constante de equilibrio es del orden de 10^-5 Co >>x y por tanto la ecuación anterior se simplifica y quedaría:

2 2 2

5 5 5

0 0

5 3

1,8 10 1,8 10 1,8 10

0,82

0,82 1,8 10 3,84 10

x x x

C x C

x

− − −

− −

= ⋅ ⇒ = ⋅ ⇒ = ⋅

−

= ⋅ ⋅ = ⋅

[OH^-] = x =^{3,84 10⋅ −3 ⇒}pOH =-log(^{3,84 10⋅ −3}) =2,4 ^⇒pH = 14 – pOH=14 -2,4 =11.6

b) α= concentración de la base disociado/concentración inicial de la base=x/Co α = 3,84⋅ 10^-3/0,82 = 4,68⋅ 10^-3 => α= 4,68%

6.- El pH de una disolución acuosa 0,1 M de HClO, es 4,2. Calcule:

a) El grado de disociación de la disolución del ácido.

b) La constante de disociación de la base conjugada de dicho ácido.

Solución:

a) HClO + H2O U ClO^- + H3O⁺ Moles iniciales: 1 - -

Moles que reaccionan: α - - Moles formados: - α α Moles equilibrio: 1 - α α α para una [Co] Inicial: Co(1 -α) Coα Coα

[H₃O⁺] = 10^-4,2 = 6,31⋅ 10^-5⇒ [H3O⁺] = C_oα _⇒ ^{3 6,31 10 -5} 6,31 10 ^-4

o 0,1 H O α C

⎡ +⎤ ⋅

⎣ ⎦

= = = ⋅

b)

[ ]³ 0 0 0 ² ( ^-4)² 8

-4 0

14

7 8

0,1 6,31 10

3, 97 10

(1 ) 1 1 6,31 10

1 10 2, 52 10 3, 97 10

a

w

a b w b

a

ClO H O C C C

K HClO C

K K K K K K

α α α

α α

− +

−

− −

−

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅ ⋅ ⋅

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = = ⋅

− − − ⋅

⋅ = ⇒ = = ⋅ = ⋅

⋅

7.- a) Calcule los gramos de ácido acético CH3COOH que se deben disolver para obtener 500 mL de una disolución que tenga un pH = 2,72.

b) Describa el material y el procedimiento a seguir para preparar la disolución anterior.

Datos: Ka = 1,8. 10^-5 Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.

Solución: MCH3COOH = 60 g/mol

a) CH₃COOH + H₂O U CH₃COO^- + H₃O⁺ Concentración Inicial: C0 - -

Se disocian: x - - Se forman: - x x Concentración equilibrio: C0 - x x x [H3O⁺] = 10^-2.72 = 1,9⋅ 10^-3 ⇒ [CH3COO^-] = 1,9⋅ 10^-3

[ ] ( )

( ) ( )

3 2

3 3 5

3

3 0

3 2

5 3 2

5

1.9 10

1,8 10 1, 9 10

:

1.9 10

1,8 10 1.9 10 0, 2

1,8 10

a

o

o o

CH COO H O x x

K CH COOH C x C

Simplificando

C C M

−

− +

−

−

−

− −

−

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅ ⋅

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = ⋅

− − ⋅

⋅ × = ⋅ ⇒ = ⋅ =

⋅

[ 3 ]

3

3 3

3

º 0, 2 º 0, 2 0, 2 / 0, 5 0,1

0,1 60 6

1

o

n moles

C CH COOH M n moles V mol L L moles

V

gramosCH COOH

molesCH COOH gramosCH COOH

molesCH COOH

= = = ⇒ = × = × =

× =

b) Materiales: Perilla, matraz aforado de 500 mL, embudo, pipeta, frasco lavador con agua destilada y cuentagotas.

Procedimiento: El ácido acético concentrado es un líquido. Por tanto a partir de la densidad y riqueza del frasco que contiene el ácido acético, se determina el volumen correspondiente a los 6 gramos de ácido. Con una pipeta graduado y con la ayuda de la perilla, se extrae el volumen necesario de ácido y se vierte en el matraz aforado de 500 mL. A continuación se añade agua hasta la señal de enrase con el frasco lavador de agua destilada. Para facilitar el enrase se utiliza el cuentagotas para añadir las últimas gotas de agua.

8.- La codeína es una base monobásica débil cuya constante de disociación Kb

vale 9⋅ 10^-7. Calcule:

a) El pH de una disolución 0,02 M de codeína.

b) El valor de la constante de acidez del ácido conjugado de la codeína.

Solución:

a) B + H2O U BH⁺ + OH^- Concentración Inicial: C₀ - -

Se disocian: x - - Se forman: - x x Concentración equilibrio: C0 - x x x

[ ]

2

7

0 0

2 7 7 8 8 4

4 4

9 10 :

9 10 0, 02 9 10 1,8 10 1,8 10 1,34 10

1, 34 10 log(1, 34 10 ) 3,87 14 3,87 10,13

b

o

BH OH x x x

K B C x C x

Simplificando

x C x M

OH M pOH pH

+ −

−

− − − − −

− − −

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = ⋅

− −

= × ⋅ = × ⋅ = ⋅ ⇒ = ⋅ = ⋅

⎡ ⎤ = ⋅ ⇒ = − ⋅ = ⇒ = − =

⎣ ⎦

b)

14

8 7

1 10 1,1 10 9 10

w

a b w a

b

K K K K K K

− −

−

⋅ = ⇒ = = ⋅ = ⋅

⋅

9. Calcule:

a) El pH de una disolución 0,1 M de ácido acético, CH3COOH, cuyo grado de disociación es 1,33%.

b) La constante Ka del ácido acético.

Solución: α=0,0133

a) CH3COOH + H2O U CH3COO^- + H3O⁺ Moles iniciales: 1 - -

Moles que reaccionan: α - - Moles formados: - α α Moles equilibrio: 1 - α α α para una [Co] Inicial: Co(1 -α) Co α Coα [H3O⁺] = Coα= 0,1 x 0,0133 = 0,00133 M ⇒ pH = -log(0,00133) = 2,88

b)

[ ] ^{( )}

2 2

3 3 0 0 0 5

3 0

0,1 0,0133

1, 79 10

(1 ) 1 1 0, 0133

a

CH COO H O C C C

K CH COOH C

α α α

α α

− +

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅ ⋅ −

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = = ⋅

− − −

10.- En 500 mL de agua se disuelven 3 gramos de CH3COOH. Calcule:

a) El pH de la disolución.

b) El porcentaje de ácido disociado.

Datos: Masas atómicas: C=12; O=16; H=1; Ka=1,8. 10^-5 Solución: MCH3COOH = 60 g/mol

a) CH3COOH + H2O U CH3COO^- + H3O⁺ Concentración Inicial: C₀ - -

Se disocian: x - - Se forman: - x x Concentración equilibrio: C0 - x x x

3

3 3

3

3

3 1 0, 05

60 0, 05

0, 5 0,1

o

molCH COOH

gramosCH COOH molesCH COOH

gramosCH COOH molesCH COOH

C M

LitrosDisolución

× =

= =

[ ]

2

3 3 5

3 0

2 5 6 6 3

3

1,8 10 0,1

:

0,1 1,8 10 1,8 10 1,8 10 1, 34 10 log(1, 34 10 ) 2,87

a

CH COO H O x x x

K CH COOH C x x

Simplificando

x x

pH

− +

−

− − − −

−

⎡ ⎤ ⎡× ⎤ ⋅

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

= = = = ⋅

− −

= ⋅ ⋅ = ⋅ ⇒ = ⋅ = ⋅

= − ⋅ =

b) % disociado = 1, 34 10³

100 1, 34%

0,1

⋅ − × =