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Solución: Serie problemas para entregar
ÁCIDO-BASE
1.- El ácido metanoico, HCOOH, es un ácido débil porque en disolución acuosa no está totalmente disociado. Al disolver 4,6 g de ácido metanoico en 1 litro de agua, se obtiene una disolución de pH = 2,3. Calcula:
La constante de disociación de dicho ácido.
Su grado de disociación.
2.- Completa la siguiente tabla, indicando las especies y constantes que faltan, y ordena, según la fuerza relativa, los ácidos y las bases conjugadas que aparecen:….
3.- Razona si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones referidas a una disolución acuosa de ácido acético:
• el grado de disociación del ácido acético es independiente de la concentración inicial del ácido.
• Si se añade una pequeña cantidad de ácido clorhídrico a la disolución, el grado de disociación del ácido aumenta.
• Si se añade acetato de sodio a la disolución, su pH aumenta.
4.(AMP)- Se tiene una disolución que contiene 2,45 g de NaCN en 0,5 litros de disolución. Halla:
El pH de la disolución
Los moles de sal hidrolizados
El tanto por ciento de sal hidrolizada
Pka del HCN = 9,31
5 − Se tienen dos disoluciones acuosas, una de ácido salicílico: HA (Ka = 1 x 10−3) y otra de ácido benzoico: HC (Ka = 2 x 10−5). Si la concentración de los dos ácidos es la misma, conteste razonadamente a las siguientes preguntas:
a) ¿Cuál de los dos ácidos es más débil?. b) ¿Cuál de los dos ácidos tiene un grado de disociación mayor?. c) ¿Cuál de las dos disoluciones da un valor menor de pH?. d) ¿Cuál de las dos bases conjugadas es más débil?. 6 − Dada la tabla adjunta, complete: a) los pares conjugados, tanto de ácidos como de bases; b) las siguientes reacciones que tienen lugar en medio acuoso, justificando si están o
no desplazadas a la derecha: HClO4 + F− → HSO3
− + CO32− →
CH3−COO− + H2O →
A
Ácido
B
Base conjugada Ka
HClO4 −
H3O+ 55,5
HSO4− 1,5 x 10−2
F− 3,5 x 10−4
CH3−COOH 1,8 x 10−5
HCO3− 4,3 x 10−7
HSO3− 1,0 x 10−7
NH3 5,6 x 10−10
CO32− 5,6 x 10−11
H2O 1,8 x 10−16
7- 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).
8.- Una disolución acuosa de amoníaco de uso doméstico tiene una densidad de 0,962 g∙cm−3 y una concentración del 6,5 % en masa. Determine:
a) La concentración molar de amoníaco en dicha disolución.
b) El pH de la disolución.
c) El pH de la disolución resultante al diluir 10 veces.
Datos: Masas atómicas (u): H = 1 , N = 14 ; Kb (NH3) = 1,8 x 10−5 .
Solución.−a) Concentración inicial = 3,68 mol∙L−1 ;b) pH = 11,91 c)pH = 11,41.
1.- El ácido metanoico, HCOOH, es un ácido débil porque en disolución acuosa no está totalmente disociado. Al disolver 4,6 g de ácido metanoico en 1 litro de agua, se obtiene una disolución de pH = 2,3. Calcula:
La constante de disociación de dicho ácido.
Su grado de disociación.
HCOOH + H2O
HCOO-+ H3O+
Inicio c0 0 0
C0 -x x x
Final c0(1-α) c0α c0α
1º Calcular la concentración inicial de la disolución pasando los gramos de ácido a moles y
dividiendo entre el volumen
2º Escribir la expresión de la Ka
3º Calcular la concentración de H3O+ a partir del pH teniendo en cuenta que pH = - log H3O+
4º Sustituir valores en Ka = 2,5.10-4
5º Teniendo en cuenta que c0α es igual a x, despejamos α = 0,05
5 −Se tienen dos disoluciones acuosas, una de ácido salicílico: HA (Ka = 1 x 10−3) y otra de ácido benzoico: HC (Ka = 2 x 10−5). Si la concentración de los dos ácidos es la misma, conteste razonadamente a las siguientes preguntas:
a) ¿Cuál de los dos ácidos es más débil?.
b) ¿Cuál de los dos ácidos tiene un grado de disociación mayor?.
c) ¿Cuál de las dos disoluciones da un valor menor de pH?.
d) ¿Cuál de las dos bases conjugadas es más débil?.
AH (aq) + H2O (l) A- (aq) + H3O+ (aq)
Ka = [A-][H3O+]
[AH] eq
a) La Ka es una medida de la fuerza de un ácido. Cuanto mayor es la constante de un ácido más desplazado está el equilibrio hacia la derecha y cuanto menor es, más desplazado está el equilibrio hacia la izquierda, dado que 10−3 es mayor que 10−5 el ácido benzoico es el más débil
b) Si la concentración es la misma en los dos ácidos, dado que el grado de disociación es el tanto por uno de ácido disociado, el ácido más fuerte será el más disociado (a igual concentración). Ver diapositivas siguientes
c) También el ácido más fuerte será el de MENOR pH puesto que será mayor la concentración de H3O+ y dado pH es el –log de la concentración de H3O+ a mayor concentración de H3O+ menor será el pH.
d) La base más débil será la base conjugada del ácido más fuerte ya que Ka(AH).Kb(A-) = KW= 10-14
HA +
H2O A-+ H3O+
Inicio c0 0 0
Final c0(1-α) c0α c0α
Solución: a)Ácido benzoico. b) , c) Ácido salicílico. d) la base conjugada del ácido salicílico
El grado de disociación es el tanto por uno de ácido disociado (o ionizado). Cuanto más desplazado esté el equilibrio hacia la derecha mayor será el grado de disociación. (Principio de Le Chatelier)
El grado de disociación de los ácidos fuertes se considera 1 (totalmente disociados)
El grado de disociación de los ácidos débiles depende de la concentración del ácido y de su constante de acidez.
23
1 1
[ ] [ ]
[ ] ( - )a
A H O c c cK
HA c
En el caso de ácidos o bases muy débiles (Ka/c o Kb/c < 10–4), alfa se desprecia
frente a 1 con lo que: Ka = c a2
(o Kb = c a2 )
aK
c bK
c
HA + H2O A-+ H3O+
Inicio c0 0 0
Final c0(1-α) c0α c0α
Ka
•El grado de disociación de un ácido débil
depende de la Ka y de la concentración
•Para el mismo ácido (misma Ka) cuanto mayor
sea la concentración, menor será el grado de
disociación
• Para distintos ácidos si la concentración es la
misma, el de mayor Ka tendrá un grado de
disociación mayor
aK
c
bK
c Podemos sacar idénticas
conclusiones respecto al grado
de disociación de las bases
RELACIÓN ENTRE Ka Y Kb CONJUGADA.
• Equilibrio de disociación de un ácido:
HA + H2O A– + H3O+
• Reacción de la base conjugada con el agua:
A– + H2O AH + OH–
[ ] [ ] [ ] [ ]
; [ ] [ ]
3
a b
A H O HA OHK K
HA A
[ ] [ ] [ ] [ ][ ] [ ]
[ ] [ ]a b W
A H O HA OHK K H O OH K
HA A
3
3
6.- Dada la tabla adjunta, complete: a) los pares conjugados, tanto de ácidos
como de bases; b) las siguientes reacciones que tienen lugar
en medio acuoso, justificando si están o no desplazadas a la derecha:
HClO4 + F− → HSO3
− + CO32− →
CH3−COO− + H2O →
A
Ácido
B
Base conjugada
Ka
HClO4 −
H3O+ 55,5
HSO4− 1,5 x 10−2
F− 3,5 x 10−4
CH3−COOH 1,8 x 10−5
HCO3− 4,3 x 10−7
HSO3− 1,0 x 10−7
NH3 5,6 x 10−10
CO32− 5,6 x 10−11
H2O 1,8 x 10−16 A
Ácido
B
Base conjugada
HClO4 ClO4−
H3O+ H2O
HSO4− SO4
2−
HF F−
CH3−COOH CH3−COO−
H2CO3 HCO3−
HSO3− SO3
2−
NH4+ NH3
HCO3− CO3
2−
H2O OH−
Para contestar el apartado b) completa
1º las reacciones y compara la fortaleza
de los ácidos entre sí teniendo en
cuenta los valores de Ka. Haz lo mismo
con las bases
6.- Dada la tabla adjunta, complete: a) los pares conjugados, tanto de ácidos
como de bases; b) las siguientes reacciones que tienen lugar
en medio acuoso, justificando si están o no desplazadas a la derecha:
HClO4 + F− → HSO3
− + CO32− →
CH3−COO− + H2O →
A
Ácido
B
Base conjugada
Ka
HClO4 −
H3O+ 55,5
HSO4− 1,5 x 10−2
F− 3,5 x 10−4
CH3−COOH 1,8 x 10−5
HCO3− 4,3 x 10−7
HSO3− 1,0 x 10−7
NH3 5,6 x 10−10
CO32− 5,6 x 10−11
H2O 1,8 x 10−16 HClO4 + F− → ClO4− + HF
desplazada hacia la derecha
HSO3− + CO3
2− SO32− + HCO3
−
desplazada hacia la derecha
CH3−COO− + H2O CH3−COOH + OH− desplazada hacia la izquierda.
Todos los equilibrios están desplazados hacia el lado de las especies más fuertes.
El ácido más fuerte en cada equilibrio figura en rojo, será la especia con más tendencia a ceder el
protón, y el más débil en azul.
Observa que en cada caso, la base más fuerte (la conjugada del ácido más débil) es la que acepta el
protón.
7- 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 (u): H = 1 , O = 16 , Na = 23 , Ca = 40 .
Solución.−
a) m(NaOH) = 4,01 g; b) pH = 2
c) pH = 2,10; d) m[CaOH)2] = 0,12 g.
Una disolución acuosa de amoníaco de uso doméstico tiene una densidad de 0,962 g∙cm−3 y una concentración del 6,5 % en masa. Determine:
a) La concentración molar de amoníaco en dicha disolución.
b) El pH de la disolución.
c) El pH de la disolución resultante al diluir 10 veces.
Datos: Masas atómicas (u): H = 1 , N = 14 ; Kb (NH3) = 1,8 x 10−5 .
Solución.−a) Concentración inicial = 3,68 mol∙L−1 ;b) pH = 11,91 c)pH = 11,41.
Si 10,1 mL de vinagre han necesitado 50,5 mL de hidróxido de sodio 0,2 M para su neutralización:
a) ¿Cuál será la molaridad del ácido acético en el vinagre?.
b) Suponiendo que su acidez se debe al ácido acético (ácido etanoico), ¿cuál es el porcentaje en masa del ácido acético si la densidad del vinagre es de 1,06 g/mL?.
Solución.− a) M = 1 mol. l−1 ; b) 5,66 % -en masa-.
