Reacciones de transferencia de protones

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1 Reacciones de transferencia de protones E S Q U E M A D E L A U N I D A D 3.1. Ácidos y bases conjugados página Anfóteros página Reacciones en medios no acuosos página Ácidos y bases de Arrhenius frente a ácidos y bases de Brönsted y Lowry página Disolución de un ácido fuerte página Disolución de un ácido débil página Disolución de una base fuerte página Disolución de una base débil página Disolución de un ácido débil al que se añade un ácido fuerte página Disolución de una base débil a la que se añade una base fuerte página Disolución de una sal ácida a la que se añade un ácido fuerte página Disolución de una sal básica a la que se añade una base fuerte página Efecto del ph en la solubilidad página Ácidos y bases de interés industrial páginas Ácidos y bases en la vida cotidiana páginas 55/ El problema de la lluvia ácida páginas Las primeras ideas sobre ácidos y bases página 7. Teoría de Arrhenius sobre ácidos y bases página 8 3. Teoría de Brönsted y Lowry sobre ácidos y bases páginas 9/30 4. Ionización del agua páginas 31/3 5. Fuerza relativa de ácidos y bases páginas 33/36 6. Cálculo del ph de una disolución páginas 37/38 7. Hidrólisis páginas 39/44 8. Efecto del ion común páginas 45/47 9. Disoluciones reguladoras páginas 48/ Indicadores y medidores del ph página Valoraciones ácido-base páginas 5/54 1. Ácidos y bases de especial interés páginas 55/ El concepto de ph página Fuerza de los ácidos y las bases conjugados página Ácidos y bases relativos página Ácidos polipróticos página La fuerza de los ácidos y su estructura química página Sal procedente de un ácido fuerte y de una base fuerte página Sal procedente de un ácido débil y de una base fuerte páginas 40/ Sal procedente de un ácido fuerte y de una base débil páginas 4/ Sal procedente de un ácido débil y de una base débil página Resumen de los distintos equilibrios de hidrólisis página Disolución reguladora formada por un ácido débil más una sal de ese ácido débil página Disolución reguladora formada por una base débil más una sal de esa base débil páginas 49/ Curva de valoración páginas 5/54 7. Reacciones de transferencia de protones 119

2 SOLUCIONES DE LAS ACTIVIDADES DEL LIBRO DEL ALUMNO Cuestiones previas (página 6 1. Pon un ejemplo de tres sustancias ácidas y de tres alcalinas o básicas. Sustancias ácidas: el zumo de fruta, los refrescos y el vinagre. Sustancias alcalinas: el detergente, la lejía y el jabón.. Escribe la fórmula del ácido sulfúrico, del ácido clorhídrico y del ácido acético (o etanoico. En qué coinciden? Ácido sulfúrico: H SO 4 ;ácido clorhídrico: HCl; ácido acético: CH 3 COOH. Los tres ácidos coinciden en que todos tienen H en sus moléculas y en que, al disolverse en agua, perderán H. 3. El hidróido de sodio, el hidróido de bario y el amoníaco en disolución son bases. Tienen sus fórmulas algún elemento en común? Hidróido de sodio: NaOH; hidróido de bario: Ba(OH ; amoníaco: NH 3.Aunque las tres sustancias tienen H en su molécula, las dos primeras desprenden OH,mientras que el amoníaco no puede desprender iones hidroilo. 4. Tenemos tres disoluciones, una de ph 3, otra de ph 7 y otra de ph 10. Cuál de ellas es ácida, cuál básica y cuál neutra? Es ácida la de ph 3, básica la de ph 10, y neutra la de ph Por qué se utiliza lejía para desatascar los desagües de las duchas? Se utiliza porque provoca la descomposición de la materia orgánica (hidroliza las grasas y las proteínas. Podemos comprobar que, si metemos un mechón de pelo en lejía, desaparece. Actividades (páginas 7/50 1 Teniendo en cuenta lo que acabamos de comentar, busca en tu casa tres sustancias que tengan carácter ácido y otras tres que tengan carácter básico. Señala en qué te has basado para hacer esa clasificación. Si puedes, halla en su etiqueta el valor del ph. Ácidos: zumos, vinagre, champú, limpiador antical, refrescos, etc. Las bebidas ácidas se identifican por su sabor; en general, los ácidos dan coloración roja al agua de cocción de la lombarda. Bases: lejía, detergente de lavadora o lavavajillas, líquido desengrasante, etc. Dan coloración verde al agua de cocer lombarda. PAU A continuación, se indica la entalpía estándar de neutralización, a 5 C, de una serie de compuestos. Justifica esos valores: HCl NaOH NaCl H 57,1 kj HCl KOH KCl H 57, kj HCl Ba(OH BaCl H 116,4 kj Cada vez que 1 mol de H (H 3 O reacciona con 1 mol de OH para dar H O se liberan 57,1 kj. Por esta razón, la variación de entalpía de los dos primeros procesos de neutralización es prácticamente la misma. En el tercer proceso, la estequiometría determina que reaccionen mol de H y mol de OH ;por eso,la variación de entalpía es aproimadamente el doble que en los dos primeros procesos Señala cuáles son las bases conjugadas de los ácidos HCl, H O, H 3 O,NH 4 y HCO 3.A continuación, indica cuáles son los ácidos conjugados de las bases Cl,H O, CO 3,OH y NH 3. Las bases conjugadas son las especies que resultan de que un ácido pierda un protón. Los ácidos conjugados son las especies que resultan de que una base capte un protón. Ácido HCl H O H 3 O NH 4 En qué unidades se mide K w? K w no tiene unidades. A un recipiente con agua se le añade NaOH hasta que la concentración de iones OH es de 0,1 M. Calcula [H 3 O ] e indica si se trata de una disolución ácida o básica. Sabemos que: [H 3 O ] [OH ] Por tanto: [H 3 O ] ;[H 3 O ] HCO 3 Base conjugada Cl OH H O NH 3 CO 3 Base Ácido conjugado Cl HCl Sería una disolución básica, ya que [H 3 O ] Justifica si es posible la eistencia de una disolución acuosa en la que no eistan iones oidrilo. No es posible. En cambio, sí lo es que su cantidad tienda a 0. Siempre se cumplirá que [H 3 O ] [OH ] PAU A un recipiente con agua se le añade NaOH hasta que la concentración de iones OH es 0,1 M. Calcula su ph e indica si se trata de una disolución ácida o básica. Sabemos que poh log [OH ], luego: poh log 0,1 1 Por otro lado, sabemos que: ph poh 14 ph 14 poh ph 13 Justifica si es posible que eista una disolución cuyo ph sea nulo. Matemáticamente, esto sucede cuando [H 3 O ] 1. PAU Los ph del zumo de limón y de las lágrimas son, respectivamente,,4 y 7,4. Calcula [H 3 O ] en ambos casos. Para el zumo de limón: ph,4 [H 3 O ] 3, Para las lágrimas: ph 7,4 [H 3 O ] 3, PAU Se ha medido el ph del agua de lluvia en una zona próima a una gran ciudad industrial y ha resultado valer 3. Qué conclusiones puedes etraer? Esa agua de lluvia es ácida, ya que su ph 7. Puede el ion HCO 3 ceder su protón al ion CH 3 COO? Y el ion HSO 4? El HCO 3 es un ácido mucho más débil que el CH 3 COOH; el proceso por medio del cual cede su protón al ion CH 3 COO tiene una constante de equilibrio muy pequeña. Es decir, el anión HCO 3 no cede su protón al ion CH 3 COO : A: HCO 3 H O CO 3 H 3 O K aa 5, H O CO 3 H 3 O HCO 3 OH H O NH 3 NH 4 10 Reacciones de transferencia

3 1 13 B: CH 3 COOH H O CH 3 COO H 3 O K ab 1, El proceso inverso de B es: B: CH 3 COO H 3 O CH 3 COOH H O K ab 1/K ab 5, El proceso A (B es: HCO 3 CH 3 COO CO 3 CH 3 COOH K K aa K ab 5, , , El HSO 4 es un ácido más fuerte que el CH 3 COOH; el proceso por medio del cual cede su protón al ion CH 3 COO tiene una constante de equilibrio considerable. Podemos decir que el HSO 4 cede su protón al ion CH 3 COO : A: HSO 4 H O SO 4 H 3 O K aa 1,3 10 B: CH 3 COOH H O CH 3 COO H 3 O K ab 1, El proceso inverso de B es: B: CH 3 COO H 3 O CH 3 COOH H O K ab 1/K ab 5, El proceso A (B es: HSO 4 CH 3 COO SO 4 CH 3 COOH K K aa K ab 1,3 10 5, , 10 A partir de los valores de K a que se recogen en la tabla 7.4, escribe los equilibrios de ionización del ácido carbónico. Ordena de mayor a menor concentración los distintos iones que hay en un medio acuoso en el que se ha disuelto ese ácido. Los equilibrios de ionización son: H CO 3 H O HCO 3 H 3 O K a 4, HCO 3 H O CO 3 H 3 O K a 5, El orden de la concentración de los iones en la disolución es el siguiente: [H CO 3 ] [H 3 O ] [HCO 3 ] [CO 3 ] Repite el ejemplo del CH 3 COOH sin despreciar el valor de frente al de [HA]. Qué error se cometió al hacer tal simplificación? Compáralo con los que se pueden cometer al preparar la disolución del ácido. A partir de los datos que tenemos, K a 1, a 5 C y 0,5 M de CH 3 COOH, operamos del siguiente modo: 1, ; , ,5 1, ; 0, , , Error 100 0,3 % Los principales errores habrán tenido lugar en la preparación de la disolución. Es probable que hayamos medido la cantidad de ácido con una pipeta graduada en décimas de ml; si hemos medido una cantidad del orden de 10 ml, se habrá cometido un error del 1 %. También nos habremos equivocado al medir el volumen de la disolución preparada. Si se ha utilizado un matraz aforado de 100 ml, es fácil que cometamos un error de entre 0,5 % y 1 % CH 3 COOH H O CH 3 COO H 3 O Ioniza Equilibrio c K a 1, c Para c 0,1 M: 1, ,1 0, 1 1, ;ph,87 1, , ,1 Para c 0,05 M: 1, ,05 0,05 9, ;ph 3,0; 1,90 10 Para c 0,005 M: 1, ; , ,00 5 1, ;, ph 3,54 5,8 10 Se puede concluir que, cuanto menor es la concentración del ácido, mayor es su ph (la disolución es menos ácida y mayor su grado de disociación. Es lo mismo un ácido fuerte que un ácido concentrado? No es lo mismo un ácido fuerte que uno concentrado. El primero es un ácido que tiene una K a muy grande (con respecto al agua, está completamente disociado. Un ácido concentrado, por su parte, es aquel que se encuentra en una disolución acuosa en la que hay una elevada proporción de moles de ácido en comparación con la cantidad de disolución. Un ácido débil puede ser un ácido concentrado, y un ácido fuerte puede ser un ácido diluido. Por ejemplo, el HCl de concentración 10 5 M es un ácido fuerte, pero menos concentrado que el CH 3 COOH, M, que es un ácido débil. PAU Determina cuál debe ser la concentración de una disolución de NaOH para que su ph sea 11,48. Compáralo con la disolución de amoníaco que presenta el mismo valor de ph. El NaOH es una base fuerte; en agua estará completamente disociado. Por su parte, el NH 3 es una base débil; su equilibrio de disociación vendrá determinado por su K b. En cualquiera de los dos casos, el valor del ph se determina por su relación con el poh. NaOH H O Na (aq OH (aq ph poh 14; poh 14 11,48,5 Por tanto, [OH ] M y [NaOH] M. NH 3 H O NH 4 OH Ioniza Equilibrio c M ( 3 10 K b 1, ; c 3 c 0,5 M PAU Calcula el ph y el grado de ionización de una disolución de ácido acético que sea 0,1 M, 0,05 M y 0,005 M. Qué relación podemos establecer entre el grado de ionización y la concentración inicial del ácido? Dato: K a 1, PAU Calcula el ph de una disolución de NaOH de concentración M. Sería útil emplear disoluciones muy diluidas de este compuesto para preparar disoluciones moderadamente ácidas? 7. Reacciones de transferencia de protones 11

4 El NaOH es una base fuerte y estará totalmente disociado: NaOH H O Na (aq OH (aq La [OH ], que procede de la disociación del NaOH, coincide con la concentración de esta base, es decir, M. El poh de la disolución se obtiene a partir de la concentración de todos los iones OH presentes en ella, es decir, los que proceden de la base y los que resultan de la ionización del agua que, en este caso, no se pueden despreciar, ya que la [OH ] de la disolución de NaOH es muy pequeña. [OH ] [OH ] base [OH ] agua poh 7 ph Con una disolución muy diluida de este compuesto conseguiremos un medio neutro, con un ph que en la práctica es igual a 7, pero ligeramente por encima; luego no será posible preparar una disolución moderadamente ácida. PAU Tomando los datos de la tabla 7.4, calcula la constante K h de los aniones procedentes de varios ácidos débiles (CH ClCOO,IO 3,CN,HSO 3,HCOO y HS y compárala con las K b de las bases consideradas débiles que aparecen en la tabla 7.5. Sabemos que K h K w /K a,donde K a es la constante de acidez del ácido conjugado del ion presente en la disolución. CH ClCOO IO 3 PAU Suponiendo que se disuelven en agua sales de sodio de cada uno de los aniones que se recogen en la actividad anterior, hasta tener disoluciones 0,5 M, ordénalas en función de su ph (empezando por la de ph más bajo. La reacción de hidrólisis de estos aniones supone un comportamiento básico. Las bases más fuertes serán las que tengan una K h mayor; estas proporcionarán un medio más básico y, por tanto, de ph mayor. Ordenadas de menor a mayor ph, serán: NaIO 3 NaHSO 3 NaCH ClCOO NaHCOO NaHS NaCN Utilizando los datos de las tablas 7.4 y 7.5, localiza una base que proporcione un medio de ph comparable al que resulta de disolver NaBrO en agua. Debemos buscar una base cuya K b sea comparable a la K h del ion BrO. Para el ion BrO : K h K 14 w 10 K a CN HSO 3 HCOO Ácido CH ClCOOH HIO 3 HCN H SO 3 HCOOH H S Una base de fortaleza similar es la hidracina NH NH, cuya K b 1, Queremos obtener una disolución básica. Indica qué será más rentable, si disolver una base, o bien una sal de un ácido débil. Para apoyar tu respuesta, calcula la concentración que deberá tener una disolución de NaOH, una de NH 3 y una de NaCH 3 COO a fin de que su ph sea 10. Lo más rentable es siempre disolver una base fuerte. Entre una base débil y la sal que procede de un ácido débil, la rentabilidad viene determinada por la debilidad del ácido: cuanto más débil sea este, mayor será su constante de hidrólisis y mayor el ph que se obtenga. En el ejemplo que se propone, en el que la base es tan débil como el ácido del que procede la sal que va a sufrir hidrólisis, es más rentable disolver la base débil: HS K h 7, , , , , , NaOH H O Na (aq OH (aq ph 10; poh 4; [OH ] 10 4 M; [NaOH] 10 4 M El NH 3 es una base débil, por lo que está parcialmente disociado: NH 3 H O NH 4 (aq OH (aq Reacciona Equilibrio c 10 4 M ( 10 4 K b 1, ; c 4 c 6, M [NH 3 ] 10 NaCH 3 COO (aq Na (aq CH 3 COO (aq El ion que sufre hidrólisis es la base conjugada que procede del ácido débil: K h CH 3 COO (aq H O CH 3 COOH (aq OH (aq Reacciona Equilibrio c 10 4 M K h K w ( , ;5, ; Ka c c 4 10 c ,99; c [NaCH 3 COO] 17,99 M PAU A partir de los datos de la tabla 7.5, calcula la constante K h de los siguientes cationes, procedentes de bases débiles: C H 5 NH 3,NH 3 OH,NH 4 y (C H 5 3 NH.Compárala con las constantes K a de los ácidos considerados débiles que aparecen en la tabla 7.4. K h K w /K b,donde K b es la constante de basicidad de la base conjugada del ion presente en la disolución: C H 5 NH 3 NH 3 OH NH 4 Determina los gramos de cloruro de amonio que debes utilizar para preparar 50 ml de una disolución cuyo ph sea 4,5. Dato: K b (NH 3 1, El cloruro de amonio se disocia en agua dando el ion cloruro, que no sufre hidrólisis por ser la base conjugada de un ácido fuerte (HCl, y el ion amonio, que es el ácido conjugado de una base débil y sí da hidrólisis. Estudiamos este equilibrio: NH 4 Cl (aq Cl (aq NH 4 (aq Llamamos c a la concentración inicial de cloruro de amonio, que será la concentración del ion amonio: K h NH 4 H O NH 3 H 3 O Reacciona Equilibrio c ph log 4,5 3, K h [NH 3] [H3O ] K 14 w 10 [NH ] K 1,8 5 5, b 5 5 ( 3, , (3, c 1,8 M c 3,16 10 c n m/ M M m m M V Mm V V M NH4 Cl ,5 53,5 g/mol m 1,8 0,5 53,5 4 g de NH 4 Cl (C H 5 3 NH Base C H 5 NH NH OH NH 3 (C H 5 3 N K h 1, , , , Reacciones de transferencia

5 4 PAU Queremos obtener una disolución ácida. Indica qué K h será más rentable, si disolver un ácido, o bien una sal de HCOO H O HCOOH OH una base débil. Para apoyar tu respuesta, calcula la concentración Inicial 0, que deberá tener una disolución de HCl, una de Reacciona CH 3 COOH y una de NH 4 Cl a fin de que su ph sea 5. Equilibrio 0,76 Lo más rentable es siempre disolver un ácido fuerte. Entre un ácido débil y la sal que procede de una base débil, la rentabilidad viene determinada por la debilidad de la base: cuanto Ka 1,8 K h K 14 w , más débil sea esta, mayor será su constante de hidrólisis y 5, ; 6, M [OH ] menor el ph que se obtenga. 0,76 0,76 En el ejemplo que se propone, en el que el ácido es tan débil poh 5,19 ph 14 5,19 8,81 como la base de la que procede la sal que va a sufrir hidrólisis, es más rentable disolver el ácido débil. 0, 76 6,5 10 8, ,76 Como el ph 5, entonces [H 3 O ] PAU Calcula los gramos de cloruro de metilamonio El HCl es un ácido fuerte, por lo que estará totalmente disociadolución de ph 6. Dato: pk b 3,44 (CH 3 NH 3 Cl que necesitamos para preparar 500 ml de diso- HCl H O H 3 O Cl La concentración será: [HCl] 10 5 M El ácido acético es débil, por lo que estará parcialmente disociado: El CH 3 NH 3 Cl es una sal que procede de un ácido fuerte (HCl y una base débil (CH 3 NH. Sufrirá hidrólisis el ion CH 3 NH 3,que es el ácido conjugado de la base débil: CH 3 NH 3 Cl (aq CH 3 NH 3 (aq Cl (aq Estudiaremos el equilibrio de hidrólisis del ion metilamonio CH 3 COOH CH 3 COO H 3 O con objeto de determinar cuál debe ser su concentración para obtener la disolución de ph 6: Reacciona Equilibrio c 10 5 M ( 10 K a 1, c c 10 5 Por tanto: c 1, M [CH 3 COOH] En la disociación de la sal, sufrirá hidrólisis el ácido conjugado que proviene de una base débil: NH 4 Cl (aq NH 4 (aq Cl (aq K h NH 4 H O NH 3 H 3 O Reacciona Equilibrio c 10 5 M K h K w ( 10 5, ;5, Kb c c 10 5 Por tanto: c 0,18 M [NH 4 Cl] 5 PAU Determina el ph y el grado de hidrólisis de una disolución que se prepara disolviendo 5 g de formiato de calcio, Ca(HCOO,en agua hasta tener 100 ml de disolución. Toma los datos que precises de la tabla 7.4. Cualquier tipo de sal que se disuelva en agua se disocia en sus iones. Hay que analizar la posibilidad de que algún ion sufra hidrólisis. En este ejemplo: El Ca es el ion que resulta de la base Ca(OH,una base fuerte que, por tanto, no sufrirá hidrólisis. HCOO es la base conjugada de un ácido débil, el HCOOH, y sí sufrirá hidrólisis. A partir de los datos del enunciado se calcula la concentración inicial del ion formiato y se estudia su equilibrio de hidrólisis: M Ca(HCOO 40 ( g/mol 5g de Ca(HCOO 0, 038 0,038 mol; M 0,38 M 130 g/ mol 0, 1 Ca(HCOO (aq Ca (aq HCOO (aq 0,38 M 0,38 M 0,76 M K h CH 3 NH 3 H O CH 3 NH H 3 O Reacciona Equilibrio c 10 6 M K h K w ( 10, Kb c c 10 6, c, c 0,036 M La concentración de este ion permite conocer los gramos de cloruro de metilamonio que debemos disolver en los 500 ml de disolución: M n/v; n 0,036 0,5 0,018 mol M CH3 NH 3 Cl 35, ,5 g/mol 0,018 mol 67,5 g/mol 1, g de CH 3 NH 3 Cl 7 PAU Utilizando los datos de las tablas 7.4 y 7.5, determina el carácter (ácido, básico o neutro de una disolución de las siguientes sustancias en agua: CH 3 NH 3 NO,NH 3 OHClO y C H 5 NH 3 CN. Sal CH 3 NH 3 NO NH 3 OHClO C H 5 NH 3 CN Ácido que origina el anión HNO, K a 4, HClO, K a 1,0 10 HCN, K a 4, Base que origina el catión CH 3 NH, K b 3, NH OH, K b 1, C H 5 NH, K b 6, Disolución Neutra. Los dos iones se hidrolizan en la misma etensión. Ácida. Sufrirá hidrólisis el catión que procede de la base más débil. Básica. Sufrirá hidrólisis el anión que procede del ácido más débil. 8 PAU Tenemos una disolución acuosa de ácido fórmico. Discute cómo afecta a su ph la adición de: a Ácido clorhídrico. b Formiato de sodio. c Cloruro de sodio. 7. Reacciones de transferencia de protones 13

6 El ácido fórmico es un ácido débil cuya disociación en agua podemos escribir así: HCOOH H O HCOO H 3 O a El HCl es un ácido fuerte cuya disociación en agua aporta iones hidronio: HCl H O Cl H 3 O Al añadir HCl al medio, el equilibrio de disociación del ácido fórmico se desplaza hacia la izquierda. En consecuencia, disminuye su grado de disociación, aunque se reduzca el ph del medio por efecto del HCl. b El formiato de sodio es una sal que, al disolverse en agua, origina: NaHCOO (aq HCOO Na El ion formiato desplaza el equilibrio de disociación del ácido fórmico hacia la izquierda. En consecuencia, disminuye su grado de disociación y aumenta el ph, ya que no hay ninguna otra sustancia que aporte iones hidronio. c Al disolver NaCl aparecerán en el medio iones Na y Cl, que no influyen en el equilibrio de disociación del ácido fórmico. Esta adición no altera el ph ni el grado de disociación del HCOOH. PAU Tenemos una disolución acuosa de benzoato de sodio. Discute cómo afecta a su ph la adición de: a Hidróido de potasio. b Benzoato de potasio. c Cloruro de potasio. El benzoato de sodio (NaC 6 H 5 COO es una sal procedente de un ácido débil (C 6 H 5 COOH, K a 6, y una base fuerte (NaOH. Cuando se disuelve en agua, sufrirá hidrólisis el anión procedente del ácido: NaC 6 H 5 COO (aq Na (aq C 6 H 5 COO (aq C 6 H 5 COO H O C 6 H 5 COOH OH a Al adicionar hidróido de potasio, KOH, aumenta la proporción de iones OH en el medio, lo que hace que el equilibrio de hidrólisis se desplace hacia la izquierda. Disminuye el grado de hidrólisis y aumenta el ph, por los OH aportados por el KOH. b Al adicionar benzoato de potasio, KC 6 H 5 COO (aq, aumenta la proporción de iones C 6 H 5 COO en el medio, lo que hace que el equilibrio de hidrólisis se desplace hacia la derecha. Por tanto, aumenta la concentración de OH y el ph. En cambio, el grado de hidrólisis es menor, debido a que disminuye con el aumento de la concentración de la especie que sufre el proceso (véase la actividad 14. c Al adicionar cloruro de potasio, KCl (aq, el equilibrio de hidrólisis no se ve afectado; por tanto, no varía ni el grado de hidrólisis ni el ph. El mármol es, desde el punto de vista químico, CaCO 3.De acuerdo con los datos de la tabla 7.4, indica qué otros ácidos, además del HCl, podrías utilizar para disolverlo. Cualquier ácido que sea más fuerte que el ácido conjugado del CO 3 hará que el carbonato se convierta en bicarbonato, habitualmente más soluble (ácidos con K a 5, Si el ácido es más fuerte que el H CO 3 (ácidos con K a 4,3 10 7, se formará este ácido, que, además, se descompone en CO y H O, lo que desplaza el equilibrio de solubilidad y favorece la disolución del carbonato de calcio. Utiliza los datos de la tabla 7.4 para justificar por qué el fosfato de calcio es insoluble en agua, pero, en cambio, se puede disolver en ácido acético. 3 El ácido fosfórico es un ácido poliprótico, cuyas constantes de acidez se muestran en la tabla 7.6 de la página 35 del Libro del alumno. Las dos últimas constantes de ionización de este ácido son menores que la K a del ácido acético; por esta razón, cuando se pone fosfato de calcio en ácido acético, se convierte en el ion dihidrogenofostato, cuya sal cálcica es soluble en agua. Limpia el hueso de una zanca de pollo (puede estar cocinado e introdúcelo en vinagre. Al cabo de unos días se habrá vuelto fleible lo podrás doblar y elástico si lo dejas caer desde cierta altura, rebotará. Eplica por qué sucede esto. Huesos saltarines. Lo que da rigidez a los huesos es el fosfato de calcio, que se convierte en el dihidrógeno fosfato una sustancia soluble cuando se disuelve en vinagre, que es una disolución de ácido acético. Esto eplica que los huesos se vuelvan fleibles cuando se sumergen en vinagre. 33 Calcula en qué proporción hay que mezclar el amoníaco y el cloruro de amonio para que el ph de la disolución reguladora sea de 8,5. Se plantea el equilibrio ácido-base del amoníaco y de disociación del cloruro de amonio. NH 3 H O NH 4 OH NH 4 Cl (aq NH 4 (aq Cl (aq El valor del ph permite conocer la [OH ]: ph 8,5 poh 5,5 [OH ] 3, Las concentraciones de la base y de la sal en estado de equilibrio son prácticamente las mismas que en el inicio de la reacción: K b [NH 4 ] [OH ] ; 1, [NH 4 ] 3, [ NH3] [NH3] [ NH4 ] = 5,7 [ NH3] 34 Comprueba que, si se añade a una disolución reguladora una cantidad de ácido fuerte o de base fuerte que reduzca a la mitad la cantidad de su especie básica o de su especie ácida, el ph del medio no llega a cambiar en una unidad. Calcula el ph de una disolución acuosa formada por esa cantidad de ácido fuerte o de base fuerte. Nota: en el problema 3 del apartado Cuestiones y problemas resueltos (página 58 encontrarás una justificación detallada de la actividad aquí planteada. Supongamos una disolución que es 0,5 M en NH 3 y 0,4 M en NH 4 Cl. Calculamos el ph resultante: NH 3 H O NH 4 OH Inicial 0,5 M 0,4 M 0 Reacciona Equilibrio 0,5 0,4 14 Reacciones de transferencia

7 NH 4 Cl (aq NH 4 (aq Cl (aq 0,4 M 0,4 M K b [NH 4 ] [OH ] ; 1, (0,4 [ NH3] 0,5, 4 0, 5, ;poh 4,65 ph 9,35 Se añade HCl: HCl NH 3 NH 4 Cl Para que el NH 3 se reduzca a la mitad, hay que añadir HCl hasta que su concentración sea 0,5 M. La concentración de NH 4 aumenta en 0,5 M: NH 3 H O NH 4 OH Inicial 0,5 0,5 0,4 0,5 0 Reacciona Equilibrio 0,5 0,65 K b [NH 4 ] [OH ] [ NH3] 1, (0,65 0,5, 65 0, 5 6, poh 5,16 ph 8,84 Se añade NaOH: NaOH NH 4 NH 3 H O Na Para que NH 4 se reduzca a la mitad, hay que añadir NaOH hasta que su concentración sea 0, M. La concentración del NH 3 aumenta en 0, M: NH 3 H O NH 4 OH Inicial 0,5 0, 0,4 0, 0 Reacciona Equilibrio 0,7 0, K b [NH 4 ] [OH ] ; 1, (0, [ NH3] 0,7, 0, 7 6, ;poh 4,0 ph 9,80 Se añade HCl al agua hasta que la concentración sea 0,5 M: HCl H O Cl H 3 O 0,5 M 0,5 M ph log 0,5 0,6 Se añade NaOH al agua hasta que la concentración sea 0, M: NaOH (aq Na (aq OH (aq 0, M 0, M poh log 0, 0,7 ph 13,3 Técnicas eperimentales (página 57 Valoración ácido-base 1 Por qué es necesario medir con eactitud los 0 ml de la disolución de NaOH, mientras que el agua que se añade se mide solo aproimadamente? Hay que medir con eactitud los 0 ml de NaOH porque contienen la base que vamos a neutralizar. En cuanto al agua que se añade, basta con medirla de forma aproimada, ya que solo tiene la función de hacer que aumente el volumen del líquido de modo que resulte más cómodo manejarlo; su cantidad no altera los moles de NaOH presentes en la disolución. La cantidad de fenolftaleína que añadimos tendrá alguna influencia en la concentración de la base que pretendemos determinar? No tendrá ninguna influencia. La fenolftaleína es una base muy débil y se echa una cantidad muy pequeña. Su presencia no provoca cambios apreciables en el ph del medio. 3 4 Se podría realizar esta práctica colocando la base en la bureta? Lo más habitual es medir la cantidad de ácido (cuya concentración se conoce con eactitud que se requiere para neutralizar una determinada cantidad de base (cuya concentración no se conoce con eactitud. Podría hacerse al revés y medir la cantidad de base (de concentración eacta desconocida que se necesita para neutralizar una determinada cantidad de ácido (de concentración conocida con eactitud. Si utilizásemos este segundo procedimiento, el punto de equivalencia tendría lugar al aparecer el color fucsia del indicador. Supón que has obtenido los mismos resultados eperimentales, pero teniendo como base el Ca(OH. Cuál sería la concentración de la base? Hay que tener en cuenta la estequiometría de la reacción: HCl Ca(OH CaCl H O n.º de moles de HCl n.º de moles de Ca(OH n.º de moles de HCl M HCl V gastado n.º de moles de HCl [Ca(OH ] V (0 ml Nota: se aconseja completar esta práctica obteniendo la curva de valoración. Se puede, por ejemplo, repetir el proceso de valoración, pero midiendo el ph del medio después de cada adición de ácido. Se hace luego la representación del ph en relación con la cantidad de ácido añadido. (Debe obtenerse una gráfica similar a la que resulta en el problema 43. En la toma de datos, estos deben ser más frecuentes, en torno al punto de viraje que se detecta en el procedimiento de la técnica eperimental; un posible ejemplo sería el siguiente: ml ácido añadido ph ml ácido añadido ph , , Cuestiones y problemas (páginas 61/63 Concepto de ácido y base 1 Haz un esquema con las similitudes y diferencias entre el concepto de ácido y base de Arrhenius y el de Brönsted y Lowry. Véase la tabla 7.1 de la página 30 del Libro del alumno. Eplica por qué las reacciones ácido-base se llaman reacciones de transferencia de protones. Para que un ácido manifieste su comportamiento, debe ceder protones a una base que los acepte. Así pues, se produce una transferencia de protones desde la especie ácida a la básica. 3 PAU Clasifica las siguientes sustancias como ácidos o como bases. Indica la teoría en la que te has basado para ello: HI, NaOH, HClO, HCO 3,NH 4,CH 3 NH,H O, CH 3 OH y HCOOH. HI: ácido según la teoría de Arrhenius y la de Brönsted y Lowry. NaOH: base según la teoría de Arrhenius. Según la teoría de Brönsted y Lowry, la base es OH. HClO: ácido según la teoría de Arrhenius y la de Brönsted y Lowry. HCO 3 :ácido según la teoría de Brönsted y Lowry. 7. Reacciones de transferencia de protones 15

8 NH 4 :ácido según la teoría de Brönsted y Lowry. CH 3 NH : base según la teoría de Brönsted y Lowry. H O: ácido o base según la teoría de Brönsted y Lowry. CH 3 OH: base según la teoría de Brönsted y Lowry. HCOOH: ácido según la teoría de Arrhenius y la de Brönsted y Lowry. Nota: aunque en determinadas condiciones se podrían formar las especies CH 3 NH y CH 3 O,no nos ha parecido oportuno en este nivel considerar su comportamiento ácido. Dejamos a criterio del profesorado si interesa o no ese nivel de precisión. En los siguientes procesos, identifica los pares ácido-base conjugados e indica, en cada caso, qué especie se comporta como ácido y cuál como base: a HF NH 3 NH 4 F b CO 3 H O HCO 3 OH c HCO 3 CO 3 H CO 3 d NaHCO 3 NaOH Na CO 3 H O e NH 4 Cl NaNH NH 3 NaCl f NaHCO 3 HCl H CO 3 NaCl Ácido 1 HF H O HCO 3 HCO 3 NH 4 HCl PAU Indica cuál es la base conjugada de las siguientes especies cuando actúan como ácido en un medio acuoso: HCO 3,H O y CH 3 COO. La base conjugada es la especie en que se convierten cuando pierden su protón: Especie Base conjugada HCO 3 CO 3 Base 1 NH 3 CO 3 HCO 3 OH NH HCO 3 H O OH Base (conjugada CH 3 COO PAU Teniendo en cuenta los valores de la constante K a de la tabla 7.4, indica cuáles serán los productos de las siguientes reacciones: a HSO 4 HSO 3 b HS HCN c HS HCO 3 Se comportará como ácido la especie que tiene el K a más alto. a HSO 4 HSO 3 SO 4 H SO 3 K a HSO4 1,3 10 y K a HSO3 1, b HS HCN H S CN K ahs 1, y K ahcn 4, c HS HCO 3 H S CO 3 K ahs 1, y K ahco3 5, Mezcla en un vaso vinagre y bicarbonato. Observarás que se produce un gas. Escribe la reacción y justifícala a partir de las constantes de acidez que se recogen en la tabla 7.4. Qué sustancia es el gas? F OH CO 3 CO 3 NH 3 Cl Ácido (conjugado NH 4 HCO 3 H CO 3 H O NH 3 H CO 3 No tiene hidrógenos ácidos, por lo que no presenta comportamiento ácido frente al agua. Este anión es la base conjugada del ácido acético. Se comportará como ácido la especie que tiene el K a más alto: CH 3 COOH HCO 3 CH 3 COO H CO 3 K ach3 COOH 1, y K ahco3 5, El ácido carbónico se descompone según la siguiente reacción: H CO 3 CO H O El gas que se forma es CO. Disoluciones de ácidos y bases. Cálculo de ph 8 9 Basándote en el principio de Le Châtelier, razona si el número de moléculas ionizadas en un recipiente que contiene agua pura es mayor, menor o igual que el que hay en una disolución ácida o básica. En una disolución ácida, la [H 3 O ] es mayor que la que hay en agua pura, mientras que, en una disolución básica, la [OH ] es mayor que la que hay en agua pura. Estos dos iones son los resultantes de la ionización del agua. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, si aumenta la concentración de los productos, el equilibrio se desplaza hacia los reactivos; en consecuencia, el número de moléculas de agua ionizadas es menor que si el recipiente contuviese agua pura. PAU Calcula [H 3 O ] y el ph del medio para: a Una disolución de HClO 4 0,05 M; b Una disolución de HCl 10 9 M. a Como es un ácido fuerte, estará totalmente disociado: HClO 4 H O ClO 4 H 3 O [HClO 4 ] [H 3 O ] 0,05; ph log 0,05 1,3 b El HCl es un ácido fuerte y está totalmente disociado. Como la concentración que presenta en este caso es muy baja, para calcular el ph del medio habrá que sumar a los protones que proceden del ácido los que resultan de la autoionización del agua: [H 3 O ] [H 3 O ] ácido [H 3 O ] agua ph log PAU Calcula [OH ] y el ph del medio para: a Una disolución de Ba(OH 0,05 M; b Una disolución de Ba(OH 10 9 M. a Como es una base fuerte, estará totalmente disociada: Ba(OH Ba OH [OH ] [Ba(OH ] 0,1 M poh log ph poh 14 ph 13 b Como la disolución de Ba(OH es muy baja, para calcular el poh del medio se deberá sumar a los oidrilos que proceden de la base los que resultan de la autoionización del agua: [OH ] [OH ] base [OH ] agua poh log ph poh 14 ph 7 11 PAU Ordena, de la más ácida a la más básica, las siguientes disoluciones: [H 3 O ] 10 3 ;poh,7; [OH ] 10 4 ; [H 3 O ] 10 8 ;[OH ] 10 6 ;ph 3,5; [OH ] 10 ; ph 7; [H 3 O ] Son más ácidas las disoluciones que tienen mayor [H 3 O ] o menor ph: [H 3 O ] 10 3 ph 3,5 ph 7 [H 3 O ] 10 8 [OH ] 10 6 [OH ] 10 4 poh,7 [OH ] 10 [H 3 O ] PAU Tenemos una disolución de C 6 H 5 COOH (ácido benzoico 0,05 M. Calcula [H 3 O ], el ph del medio y el grado de ionización del ácido. Dato: K a 6, Reacciones de transferencia

9 13 14 Se plantea el equilibrio de disociación del ácido benzoico. Obsérvese la diferencia que eiste entre despreciar la cantidad de ácido que se ioniza con respecto a la cantidad de ácido inicial y no hacer esa simplificación: C 6 H 5 COOH H O C 6 H 5 COO H 3 O Inicial 0,05 M 0 0 Ioniza Equilibrio 0,05 K a ; 6, c 0,05 0,05 1, M ph log (1,8 10 3,74 1, ,036 0,05 Si no se hace la simplificación: 1, M ph,75 0,035 PAU Calcula el ph y el porcentaje de ionización del HF a las siguientes concentraciones: 1 M, 0,1 M y 10 4 M. Qué conclusión puedes etraer de los resultados? Dato: K a 3, Se plantea el equilibrio de disociación del HF y se resuelve en los casos propuestos. HF H O F H 3 O Ioniza Equilibrio c Para c 1: K a 3, c 3, ; 0, ph 1,73; % disociación 100 1,85 % c Para c 0,1: 3, ; 5, ,1 ph,4; % disociación 5,74 % Para c 10 4 : 3, ; 8, ph 4,09; % disociación ,17 % c Obsérvese que cuanto menor es la concentración del ácido, mayor es el ph (el medio es menos ácido y mayor es el porcentaje de disociación. PAU Calcula la cantidad (en gramos de ácido fórmico (HCOOH que necesitamos para preparar 00 ml de disolución de ph. Dato: K a 1, Se plantea el equilibrio de disociación del ácido fórmico. En este caso, el ph nos permitirá conocer la [H 3 O ] en estado de equilibrio; a partir de ahí, determinaremos la concentración inicial del ácido: ph [H 3 O ] HCOOH H O HCOO H 3 O Ioniza Equilibrio c 10 ( 10 K a ; 1, ; c c c 0,566 M 10 M n/v; n 0,566 0, 0,113 mol M HCOOH g/mol m nm HCOOH 0, ,1 g de HCOOH PAU Si HA tiene pk a 3,45 y HB tiene pk a 6, cuál de los dos ácidos es más fuerte? Para HA, K a 3, ,mientras que para HB, K a 10 6.Por tanto, es más fuerte el ácido HA. PAU El ácido láctico es el responsable de las agujetas que padecemos después de realizar un ejercicio físico intenso sin estar acostumbrados a ello. Desde el punto de vista químico, se trata de un ácido débil que podemos indicar como HL. Al medir el ph de una disolución 0,05 M de este ácido, se obtiene un valor de,59. Calcula: a la concentración de H de la disolución; b el valor de su constante de acidez; c la concentración de OH de la disolución. Llamamos HL al ácido láctico. Estudiamos su equilibrio de disociación: HF H O L H 3 O Inicial 0, Reacciona Equilibrio 0,05 a ph,59 [H 3 O ], (, b K a 0,0 5 0,0 3 1, , c [OH ] [H 3, M 3O ], PAU A 5 C la constante de disociación del NH 4 OH vale 1, Si se tiene una disolución de NH 4 OH 0,1 M, calcula su grado de disociación y la concentración de una disolución de NaOH que tuviera el mismo ph. Estudiamos el equilibrio de disociación: NH 4 OH (aq NH 4 OH Inicial 0,1 0 0 Reacciona Equilibrio 0,1 K a 1, , 1 1, ,1 1, c 1, , ,1 La disolución de NaOH que tenga el mismo ph deberá tener la misma concentración de oidrilos: NaOH (aq Na (aq OH (aq [OH ] [NaOH] 1, M PAU Una disolución 0,5 M de anilina (C 6 H 5 NH tiene un ph 11,. Determina su K b y el grado de disociación. Se plantea el equilibrio de disociación de la anilina. El ph nos permitirá conocer el poh, y este, a su vez, la [OH ] en el equilibrio; a partir de ahí, estableceremos la constante de basicidad: ph 11, poh,8 [OH ] 1, Reacciones de transferencia de protones 17

10 19 0 C 6 H 5 NH H O C 6 H 5 NH 3 OH Inicial 0,5 0 0 Ioniza Equilibrio 0,5 1, M (1,58 10 K b 0,5 0, , c 1, , ,5 PAU Se disuelven 0 g de trietilamina, (C H 5 3 N, en agua hasta conseguir un volumen de 100 ml. Cuando se alcanza el equilibrio, la amina se ha ionizado en un, %. Calcula el ph de la disolución y la K b de la amina. Se plantea el equilibrio de disociación de la trietilamina. El porcentaje de disociación nos permite conocer la concentración de las especies en estado de equilibrio; a partir de ahí, podrá establecerse la constante de basicidad: M (C H 5 3 N ( g/mol M = 0 g/1 01 g/mol = M 0,1 L (C H 5 3 N H O (C H 5 3 NH OH Inicial 0 0 Ioniza Equilibrio c, 0, ,044 K b 9, c 0,044 poh log 0,044 1,36 ph 14 1,36 1,64 PAU Una disolución acuosa de amoníaco de uso doméstico tiene de densidad 0,85 g/cm 3 y el 8 % de NH 3 en masa. a Calcula la concentración molar de amoníaco en dicha disolución. b Si la disolución anterior se diluye diez veces, calcula el ph de la disolución resultante. c Determina las concentraciones de todas las especies (NH 3,NH 4,H y OH en la disolución diluida diez veces. Datos. Masas atómicas: N 14, H 1; K b (NH 3 1, a Tomamos como base de cálculo 1 L de disolución. Calculamos la masa de amoníaco que contiene: 8 g NH3 1 L disolución 850 g disolución 100 g disolución 68 g NH 3 puro M NH g/mol 68 g 17 g/mol M 4 M 1 L b Estudiamos el equilibrio de disociación del amoníaco. Su concentración, una vez diluido, es 0,4 M: NH 3 H O NH 4 OH Inicial 0,4 M 0 0 Reacciona Equilibrio 0,4 K b 1, , 4 1, ,4, , [OH ] poh,57 ph 14 poh 11,43 c Las concentraciones son:, [NH 4 ] [OH ] [NH 3 ] 0,4, , [H ] [ 3, M OH ] Hidrólisis 1 PAU Se mide el ph de dos disoluciones acuosas, A y B; la disolución A tiene ph básico y la disolución B tiene ph neutro. Indica, escribiendo las reacciones correspondientes, cuál corresponderá a una disolución de acetato de sodio y cuál a una disolución de cloruro de sodio. La disolución A corresponde al acetato de sodio. Es una sal que procede de un ácido débil y una base fuerte; en consecuencia, el anión sufre hidrólisis provocando un medio alcalino: NaCH 3 COO (aq Na (aq CH 3 COO (aq CH 3 COO H O CH 3 COOH OH El cloruro de sodio es una sal que procede de un ácido fuerte y una base fuerte. Ninguno de sus iones sufrirá hidrólisis; por tanto, su disolución acuosa proporciona un medio neutro. PAU Escribe las ecuaciones iónicas para la reacción en disolución acuosa, en caso de haberla, de cada uno de los siguientes iones e indica si la disolución final será ácida, básica o neutra: a NH 4 ; b Cl ; c K ; d CH 3 COO. a NH 4 H O NH 3 H 3 O Será, por tanto, una disolución ácida. b El ion Cl procede de un ácido fuerte; por tanto, no sufre hidrólisis y la disolución será neutra. c El ion K procede de una base fuerte; por tanto, no sufre hidrólisis y la disolución será neutra. d CH 3 COO H O CH 3 COOH OH Será, por tanto, una disolución básica. 3 PAU Razona cualitativamente el carácter ácido o básico de las siguientes disoluciones acuosas 1 M: a hidróido de sodio; b amoníaco, c cianuro de sodio, d cianuro de amonio. Datos: K a cianhídrico 4, ; K b amoníaco 1, a El hidróido de sodio es una base fuerte. Su disolución es básica: NaOH (aq Na OH b El amoníaco es una base débil. Su disolución es básica: NH 3 H O NH 4 OH c El cianuro de sodio es una sal que procede de un ácido débil y una base fuerte. Sufrirá hidrólisis el anión, dando lugar a una disolución de carácter básico: CN H O HCN OH d El cianuro de amonio es una sal cuyo anión procede de un ácido débil y cuyo catión procede de una base débil. Ambos iones sufren hidrólisis. Por ser la K a del ácido cianhídrico mucho menor que la K b del amoníaco, la hidrólisis del ion cianuro tendrá una constante mucho mayor, como se ve a continuación; en consecuencia, la disolución acuosa tendrá carácter básico: CN H O HCN OH K h K 14 w 10 K 4,9 10, a NH 4 H O NH 3 H 3 O K h K 14 w 10 K 1,8 5 5, b 18 Reacciones de transferencia

11 4 PAU Haciendo uso de los valores de K a y K b que se recogen D 7 PAU Se disuelven 35,75 g de hipoclorito de calcio en agua en las tablas 7.4 y 7.5, indica el carácter ácido, básico o neutro de una disolución acuosa de las siguientes sales: NaNO,NaNO 3,CaHPO 4,Na SO 4,CH 3 NH 3 Cl y LiIO 3. hasta tener 500 ml de disolución. Cuando se alcanza el equilibrio, la sal presenta un grado de hidrólisis de Calcula el ph de la disolución y la K a del ácido hipocloroso. Sal NaNO NaNO 3 CaHPO 4 Na SO 4 CH 3 NH 3 Cl LiIO 3 Ácido que origina el anión HNO ; K a 4, HNO 3 ; K a muy grande. H PO 4 ; K a 6, 10 8 H SO 4 ; K a1 muy grande, K a 1,3 10 HCl; K a muy grande. HIO 3 ; K a 1, PAU Las disoluciones 1 M de las sales NaA, NaB y NaC tienen, respectivamente, ph 11, ph 9 y ph 7. Ordena, en función de su fortaleza, los ácidos HA, HB y HC. En estas sales sufre hidrólisis el anión: X H O HX OH K h K Ka La constante K h será mayor cuanto más débil sea el ácido. Por tanto, el ph más alto se corresponde con el anión del ácido más débil. El ácido más fuerte es HC, seguido de HB y, a continuación, de HA. 6 PAU Calcula el ph y el grado de hidrólisis de una disolución 0,5 M de (NH 4 SO 4.Dato:K b (NH 3 1, Se hidroliza el catión que procede de la base débil. Analizamos la disociación de la sal para conocer la concentración del ion amonio y luego estudiamos su equilibrio de hidrólisis. (NH 4 SO 4 (aq NH 4 SO 4 0,5 M 0,5 M 1 M K h NH 4 H O NH 3 H 3 O Inicial Reacciona Equilibrio 1 K h K 14 w 10 K 1,8 5 5, b Base que origina el catión NaOH; K b muy grande. NaOH; K b muy grande. Ca(OH ; K b muy grande. NaOH; K b muy grande. CH 3 NH ; K b 3, LiOH; K b muy grande. K h ; 5, , ;phlog [H 3 O ] 4,6,5 105 c Disolución Básica. Sufrirá hidrólisis el anión que procede del ácido más débil. Neutra. Ninguno de los dos iones sufre hidrólisis. Básica. Sufrirá hidrólisis el anión que procede del ácido más débil. Ligeramente básica. Sufrirá hidrólisis el anión del ácido, hasta convertirse en el ion HSO 4 aunque su K h 7, Ácida. Sufrirá hidrólisis el catión que procede de la base más débil. Ligeramente básica. Sufrirá hidrólisis el anión del ácido, aunque su K h 5, w Como el Ca procede de una base fuerte, se hidrolizará el anión del ácido débil. Se calcula la concentración molar de la sal que se disuelve y luego la concentración del anión. A continuación, se estudia su equilibrio de hidrólisis. Ca(ClO (aq Ca ClO M Ca(ClO 40 (35, g/mol 37,75 g de Ca(ClO (1 mol/143 g 0,64 mol de Ca(ClO 0,64 mol de Ca(ClO 0,58 mol de ClO [ClO ] 0, 58 1,061 M 0, 5 ClO H O HClO OH Inicial 1, Reacciona Equilibrio 1,06 /c c1, w a K h K K 1,06 K h ( 1, ; K 1,0 3 K a 9, ,06 10 a poh log 1, ph Efecto del ion común D 8 Determina el ph y el porcentaje de disociación en una disolución 1 M de NH 3 si K b 1, A 100 ml de esa disolución se añaden 10 ml de disolución 1 M de NH 4 Cl. Suponiendo que los volúmenes son aditivos, calcula el ph y el porcentaje de disociación del amoníaco en esas condiciones. Es coherente el resultado con el principio de Le Châtelier? Inicialmente estudiamos el equilibrio ácido-base del NH 3 para determinar el ph y el porcentaje de disociación: NH 3 H O NH 4 OH Inicial Reacciona Equilibrio 1 K b 1 1, , ;poh,37 ph 11,63 /c 4, % 0,4 % NH 4 Cl (aq NH 4 Cl 100 ml disolución 1 M de NH 3 1 0,1 0,1 mol de NH 3 10 ml disolución 1 M de NH 4 1 0,01 0,01 mol de NH 4 En la mezcla: 0,1 [NH 3 ] 0,91 M 0,1 0,01 0,01 [NH 4 ] 0,091 M 0,1 0,01 Al añadir NH 4 Cl, cambiarán las concentraciones de las especies presentes en la disolución. Determinamos las nuevas concentraciones iniciales y recalculamos el ph y el porcentaje de disociación en el nuevo equilibrio. 7. Reacciones de transferencia de protones 19

12 D 9 D 30 En el nuevo equilibrio: NH 3 H O NH 4 OH Inicial 0,91 0,091 0 Reacciona Equilibrio 0,91 0,091 K b (0, 091 1, ; 1, , 91 poh log (1, ,74; ph 10,6 c 1, , ;% 1,98 10 % 0, 91 De acuerdo con el principio de Le Châtelier, al añadir al medio una especie que hace que aumente la concentración de alguno de los productos de un sistema en equilibrio, el sistema evoluciona haciendo que aumente la proporción de reactivos. En este caso, se reduce la disociación del NH 3 y el ph disminuye, ya que el medio es menos básico. Justifica si el grado de disociación de un ácido es una constante o si depende de las condiciones en las que se encuentre. Valora la posibilidad de que dependa de la concentración del ácido o de la presencia de otras sustancias en la disolución. Como ejemplo, eplica la influencia que tendrá en el grado de disociación del ácido fórmico la disolución en el medio de ácido clorhídrico, formiato de calcio o cloruro de calcio. Dato: K a (HCOOH 1, El grado de disociación de una sustancia depende de su concentración; cuanto menor sea esta, mayor será su grado de disociación (véase la actividad 14 de la página 37 del Libro del alumno. El grado de disociación también disminuye si se disuelve en el medio otra sustancia que aporte un ion común a los que resultan de la disociación de la sustancia cuyo grado de disociación estamos considerando. Por ejemplo, el ácido fórmico (HCOOH es un ácido débil, cuyo equilibrio de disociación es: HCOOH H O HCOO H 3 O Al disolver ácido clorhídrico: HCl H O Cl H 3 O Es decir, aumentan las concentraciones de iones H 3 O,y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda. El grado de disociación del ácido fórmico disminuye. Al disolver formiato de calcio: Ca(HCOO (aq Ca HCOO Es decir, aumentan las concentraciones de iones HCOO, y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda. El grado de disociación del ácido fórmico disminuye. Al disolver cloruro de calcio: CaCl (aq Ca Cl Ninguno de estos iones influye en el equilibrio de disociación del ácido fórmico, por lo que no se modifica su grado de disociación. Determina el ph de una disolución 0,1 M de ácido benzoico (C 6 H 5 COOH. Cuántos moles de HCl debemos añadir a 1 L de esta disolución para que el ph del medio sea 1,5? (Se supone que la adición de HCl no modifica el volumen de la disolución. Dato: K a (C 6 H 5 COOH 6, Inicialmente estudiamos el equilibrio de disociación del ácido benzoico: C 6 H 5 COOH H O C 6 H 5 COO H 3 O Inicial 0,1 0 0 Ioniza Equilibrio 0,1 K a ; 6, ,1 0,1, ;ph,6 Al añadir ácido clorhídrico: HCl H O Cl H 3 O Es decir, se altera el equilibrio de: C 6 H 5 COOH H O C 6 H 5 COO H 3 O Inicial 0,1 0 c Ioniza Equilibrio 0,1 c ph 1,5 [H 3 O ] c 0,03 K a ( c 0, 1 0, 03 6,5 10 5, , 1 0,03 c, ; c 0,03 mol/l 31 El AgCl es una sal poco soluble. Estudia los datos que se muestran en la tabla 7.4 e indica si podrías utilizar algún ácido para disolverla. Habría que utilizar un ácido más fuerte que el HCl, que capturase los iones cloruro y disolviese la sal. De acuerdo con la tabla 7.4, ese ácido podría ser el HI o el HClO 4. Disoluciones amortiguadoras 3 PAU Eplica qué es y cómo funciona una disolución reguladora. Razona si una disolución reguladora puede en algún momento dejar de serlo. Véanse las páginas 48 y 49 del Libro del alumno. Una disolución reguladora deja de serlo cuando se añade una cantidad de ácido fuerte que reacciona totalmente con la especie básica de la disolución reguladora o una cantidad de base fuerte que reacciona por completo con la especie ácida de la disolución reguladora. Normalmente, se considera que una disolución deja de ser reguladora cuando la adición de un ácido o una base a la misma provoca un cambio de ph superior a una unidad. 33 PAU Supón que dispones de 1 L de disolución 1 M de cada una de las siguientes sustancias: HCOOH, NaCl, HCl, NaOH, HCOONa, CH 3 COOH y C H 5 NH.Indica cuáles utilizarías para preparar una disolución reguladora y especifica si su ph será ácido o básico. HCOOH HCOONa, disolución reguladora ácida. 34 PAU a Determina el ph de una disolución acuosa que es 0,4 M en ácido acético y 0,4 M en acetato de sodio. Para el ácido acético: K a 1, b Determina el ph de una disolución acuosa que es 0,4 M en cloruro de amonio. Dato: K bamoníaco 1, a Planteamos el equilibrio de disolución del ácido débil: AcH H O Ac H 3 O Como hemos visto al estudiar las disoluciones reguladoras formadas por un ácido débil más una sal de ese ácido débil (página 48 del Libro del alumno, se puede establecer que: K a [Ac sal] [H3O ] ;1, ,4 [H3O ] ph 4,74 [ AcH] 0,4 b La disolución del cloruro de amonio da el ión cloruro, que no sufre hidrólisis, y el ion amonio, que sufre hidrólisis por ser el amoníaco una base débil. Estudiamos el equilibrio de hidrólisis: NH 4 Cl (aq Cl (aq NH 4 (aq 130 Reacciones de transferencia

13 D 35 K h NH 4 H O NH 3 H 3 O Inicial 0,4 0 0 Reacciona Equilibrio 0,4 K h [NH 3] [H3O ] K 14 w 10 [ NH 4 ] Kb 1,8 5 5, , ,4 0, 4 1, [H 3 O ] ph 4,83 Preparamos una disolución amortiguadora mezclando 50 ml de una disolución de HNO (ácido nitroso 0,5 M con 40 ml de una disolución de NaNO (nitrito de sodio 0,5 M. Calcula el ph de la disolución resultante y el que tendremos tras añadir: a 10 ml de HCl 0,1 M a la mezcla inicial. b 10 ml de NaOH 0,1 M a la mezcla inicial. c 10 ml de HCl 0,1 M a 90 ml de agua. d 10 ml de NaOH 0,1 M a 90 ml de agua. Dato: pk a ácido nitroso 3,37 Se calcula las concentraciones de ambas sustancias en la mezcla: M n/v. n HNO 0, ,05 mol [HNO ] 0,05/[( ] 0,8 M n NaNO 0, ,00 mol [NaNO ] 0,00/[( ] 0, M NaNO (aq NO Na 0, M 0, M HNO H O NO H 3 O Inicial 0,8 0, 0 Reacciona Equilibrio 0,8 0, pk a 3,37 K a 4, K a [NO ] [ H3O ] [HNO] 4, (0, 0,8 0, 0,8 5, ;ph 3,6 a 10 ml de HCl 0,1 M n HCl 0, mol HCl NO HNO Cl Desaparece el NO y se forma HNO : n NO 0, ,019 mol 0,019 [NO ] 0,19 M ( n HNO 0, ,06 mol 0,06 [HNO ] 0,6 M ( HNO H O NO H 3 O Inicial 0,6 0,19 0 Reacciona Equilibrio 0,6 0,19 K a [NO ] [ H3O ] [HNO] 4, (0,19 0,6,19 0,6 5, ph 3,3 b 10 ml de NaOH 0,1 M n NaOH 0, mol NaOH HNO Na NO H O Desaparece el HNO y se forma NO : n NO 0, ,01 mol 0,01 M NO 0,1 M ( n HNO 0, ,04 mol 0,04 M HNO 0,4 M ( HNO H O NO H 3 O Inicial 0,4 0,1 0 Reacciona Equilibrio 0,4 0,1 K a [NO ] [ H3O ] [HNO] 4, (0,1 0,4 0,1 0,4 4, ;ph 3,31 c El HCl es un ácido fuerte y está totalmente ionizado: HCl H O Cl H 3 O n H3 O 103 mol; [H 3 O ]10 3 /[( ]10 M ph d El NaOH es una base fuerte y está totalmente disociada, luego: NaOH (aq Na OH n OH 10 3 mol [OH ]10 3 /[( ]10 M poh ph 1 36 En qué proporción hay que mezclar una disolución 0,5 M de metilamina (CH 3 NH y una disolución 1 M de cloruro de metilamonio (CH 3 NH 3 Cl para obtener una disolución amortiguadora de ph 10,5? Dato: pk b metilamina 3,44 Como la constante de disociación es muy pequeña, podemos suponer que la concentración de la base y la de la sal en equilibrio son las mismas que las iniciales: CH 3 NH 3 Cl CH 3 NH 3 Cl pk b 3,44 K b 3, Puesto que ph 10,5, poh 3,5, de donde se deduce que [OH ] 3, CH 3 NH H O CH 3 NH 3 OH Inicial 0,5 1 0 K b [CH 3NH3 ] [OH ] [ CH3NH] [sal] [sal] 3, , ; 1,15 [b ase] [b ase] n sa l [sal] Vsal Vbase 1 Vsal 1,15; [b ase] nbase 0, 5 Vbase Vsal V Vsal 1,15 0,5 0,575 V base Valoraciones ácido-base base 37 PAU En una valoración ácido-base, eplica la diferencia entre el punto de neutralización y el punto de equivalencia. Justifica por qué coinciden solo en algunos casos. Punto de neutralización es aquel punto de una valoración ácido-base en el que el ph Reacciones de transferencia de protones 131

14 Punto de equivalencia es aquel en el que tenemos el mismo número de iones OH procedentes de la base que de H 3 O procedentes del ácido. El punto de neutralización y el punto de equivalencia solo coinciden cuando se valora un ácido fuerte con una base fuerte, pues en los demás casos el ion procedente del ácido o de la base débil sufre hidrólisis, haciendo que el ph del punto de equivalencia sea distinto de 7. PAU Influye la cantidad de indicador que se emplea en una valoración en la determinación de la concentración de la sustancia que se quiere valorar? Eplica por qué no sirve cualquier indicador para determinar el punto final. No influye, ya que los indicadores son ácidos o bases muy débiles y se emplea una cantidad muy pequeña de ellos. El punto final de una valoración ácido-base tiene un ph que depende del ácido y la base que se utilicen. El intervalo de viraje del indicador tiene que incluir el ph del punto de equivalencia de la valoración. PAU Para valorar 50 ml de una disolución de NaOH se han utilizado 47 ml de una disolución de HCl 0,5 M. a Determina la concentración de la base. b Calcula el ph del punto final de la valoración. c Razona qué indicador se podrá utilizar. Se plantea la ecuación química del proceso y se analiza su estequiometría. NaOH HCl NaCl H O n HCl 0, ,03 5 mol n NaOH n HCl 0,03 5 mol 0,03 5 M NaOH ,47 M Como son una base fuerte y un ácido fuerte, el ph en el punto final de la valoración es 7. Se podría utilizar fenolftaleína. PAU Calcula el ph resultante al mezclar 18 ml de KOH 0,15 M con 1 ml de H SO 4 0,1 M. Entre el ácido y la base se produce la siguiente reacción: KOH H SO 4 K SO 4 H O n KOH 0, , n H SO 4 0, , 10 3 Puesto que 1 mol de ácido reacciona con mol de base, los 1, 10 3 mol de sulfúrico reaccionarán con, mol de KOH. Estos moles se consumen en la neutralización, luego sobran 0, mol de KOH. Como es una base fuerte, se disociará íntegramente: KOH K OH 3 0,3 10 [OH] 0,01 poh ph 1 ( PAU Cómo se puede determinar en el laboratorio la concentración de una disolución de ácido clorhídrico utilizando una disolución de hidróido de sodio 0,01 M? Indica el material, procedimiento y formulación de los cálculos. Se trata de determinar la cantidad de NaOH de concentración conocida que neutraliza una cantidad prefijada de HCl. Medimos una cierta cantidad de la disolución de HCl que vamos a valorar y la colocamos en un erlenmeyer. Añadimos unas gotas de indicador, que puede ser fenolftaleína; la disolución permanecerá incolora. Llenamos la bureta con la disolución de NaOH de concentración conocida. Vamos añadiendo poco a poco la base sobre el ácido, hasta que se produzca el viraje del indicador (a color fucsia. En ese momento se habrá completado la valoración. 4 D 43 La reacción que se produce es: NaOH HCl NaCl H O En el punto de equivalencia, habrá tantos moles de ácido como de base, luego M base V base M ácido V ácido. PAU El ácido acetilsalicílico, HC 9 H 7 O 7,es un ácido débil cuya constante de ionización es a Calcula los gramos de dicho ácido que hay que disolver en 00 ml de agua para que el ph de la disolución sea 3. b Calcula los gramos de NaOH, del 9 % de riqueza, necesarios para neutralizar 50 ml de la disolución anterior. c Justifica (sin hacer cálculos numéricos pero haciendo uso de los equilibrios necesarios el ph en el punto de equivalencia. Datos: Masas atómicas: C 1; H 1; Na 3; O 16. Representamos el ácido salicílico como HA y estudiamos su equilibrio de ionización: HA H O A H 3 O Reacciona Equilibrio c a Si el ph 3, la concentración de iones hidronio será [H 3 O] ( 10 3 K a ; c c 3 ( c 6 10 c 3 5 0,033 M 10 M HC9 H 7 O g/mol n m/ M M m m Mm V V V m M M m V 0, , 1,5 g b Escribimos la reacción de neutralización: HC 9 H 7 O 7 NaOH NaC 9 H 7 O 7 H O De acuerdo con la estequiometría: n ácido n base n ácido M V 0,033 0,5 8, mol M NaOH g/mol 8, mol 40 g/mol 0,33 g NaOH puro 1 00 g NaOH com 0,36 g NaOH com 9 g NaOH puro c En el punto de equivalencia tendremos la sal disociada. El anión procede de un ácido débil; por tanto, sufrirá proceso de hidrólisis: NaC 9 H 7 O 7 (aq Na C 9 H 7 O 7 C 9 H 7 O 7 H O HC 9 H 7 O 7 OH En el punto de equivalencia, el medio es básico; por tanto, ph 7. Se desea realizar la curva de valoración de una disolución de NaOH 0,5 M frente a HCl 0,5 M. En un vaso se colocan 0 ml de la disolución de base y se van añadiendo distintas cantidades de ácido. Completa la tabla siguiente y haz la representación del ph en función de los mililitros de ácido añadido. ml de ácido añadido ph ml de ácido añadido ph 0 0, , Reacciones de transferencia

15 Se plantea el proceso de neutralización. En cada caso, se determina los moles de ácido y de base y, según la estequiometría, la sustancia que queda en eceso y su concentración; como será un ácido o una base fuerte, el cálculo del ph se hace de forma inmediata: 0 ml de NaOH 0 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0 n NaOH inicial 0, ,01 mol; n HCl inicial 0 mol NaOH (aq Na (aq OH (aq [OH ] 0,5; poh 0,3; ph 14 0,3 13,7 0 ml de NaOH 10 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,005 Final n NaOH inicial 0, ,01 mol n HCl inicial 0, ,005 mol n NaOH final mol n HCl final 0 mol NaOH (aq Na (aq OH (aq [NaOH] [OH ] /[( ] 0,17 M poh 0,78; ph 14 0,78 13, 0 ml de NaOH 15 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 7, Final, n NaOH inicial 0, ,01 mol n HCl inicial 0, , mol n NaOH final 10 7,5 10 3, mol n HCl final 0 mol NaOH (aq Na (aq OH (aq [NaOH] [OH ], /[( ] 0,07 M poh 1,15; ph 14 1,15 1,85 0 ml de NaOH 18 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0, Final n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0, mol n NaOH final mol n HCl final 0 mol NaOH (aq Na (aq OH (aq [NaOH] [OH ] /[( ] 0,06 M poh 1,58; ph 14 1,58 1,4 0 ml de NaOH 19 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 9, Final n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0, , mol n NaOH final 10 9, mol n HCl final 0 mol NaOH (aq Na (aq OH (aq [NaOH] [OH ] /[( ] 0,013 M poh 1,89; ph 14 1, 89 1,10 0 ml de NaOH 19,5 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 9, Final, n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0,5 19, , mol n NaOH final 10 9, , mol n HCl final 0 mol NaOH (aq Na (aq OH (aq [NaOH] [OH ], /[(0 19, ] 6, M poh,0; ph 14,0 11,80 0 ml de NaOH 0 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,01 Final 0 0 n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0,01 mol n NaOH final 0 mol n HCl final 0 mol ph 7 0 ml de NaOH 0,5 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,010 5 Final 0, n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0,5 0, ,010 5 mol n NaOH final 0 mol n HCl final 0, , mol HCl H O Cl H 3 O [HCl] [H 3 O ], /[(0 0, ] 6, M ph,1 0 ml de NaOH 1 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,010 5 Final n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0, ,010 5 mol n NaOH final 0 mol n HCl final 0, mol HCl H O Cl H 3 O [HCl] [H 3 O ] /[( ] 0,01 M ph 1,91 0 ml de NaOH ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,011 Final 0 0,001 n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0, ,011 mol n NaOH final 0 mol n HCl final 0, ,001 mol HCl H O Cl H 3 O [HCl] [H 3 O ] /[( ] 0,04 M; ph 1,6 7. Reacciones de transferencia de protones 133

16 0 ml de NaOH 5 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,01 5 Final 0, n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0, ,01 5 mol n NaOH final 0 mol n HCl final 0, , mol HCl H O Cl H 3 O [HCl] [H 3 O ], /[( ] 0,056 M ph 1,6 0 ml de NaOH 30 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,015 Final n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0, ,015 mol n NaOH final 0 mol n HCl final 0, mol HCl H O Cl H 3 O [HCl] [H 3 O ] /[( ] 0,1 M; ph 1,0 0 ml de NaOH 40 ml de HCl: NaOH HCl NaCl H O Inicial 0,01 0,0 Final 0 0,01 n NaOH inicial 0,01 mol n HCl inicial 0, ,0 mol n NaOH final 0 mol n HCl final 0,0 10 0,01 mol HCl H O Cl H 3 O [HCl] [H 3 O ] 10 /[( ] 0,167 M; ph 0,78 Nota: Este problema proporciona al profesor una buena oportunidad para que encargue a cada alumno o grupo de alumnos la resolución de uno de los casos planteados. La tabla se completa con los datos que aportan los alumnos y se elabora la gráfica, que resulta ser la que se muestra a la derecha. 44 PAU Se valoran 5 ml de una disolución de amoníaco con una disolución de HCl 0,114 M y la curva de valoración obtenida es la que se representa en la siguiente figura: ph ph ml de disolución de HCl 40 ml ácido 45 D 46 a A partir de la curva de valoración, indica el ph inicial de la disolución de amoníaco y razona el valor del ph en el punto de equivalencia. b Calcula la concentración de la disolución de amoníaco. c Calcula el ph inicial y establece las coordenadas del punto de equivalencia que corresponderán a la curva de valoración de 5 ml de una disolución de NaOH 0,456 M con la disolución de HCl 0,114 M. Dato: K b amoníaco 1, a En la gráfica se lee que el ph inicial es 11,5. En el punto de equivalencia, el ph es ácido. Al valorar una base débil con un ácido fuerte, se forma una sal cuyo anión no sufre hidrólisis en el punto de equivalencia, pero su catión sí: NH 4 H O NH 3 H 3 O b Se estudia el equilibrio de disociación del amoníaco: NH 3 H O NH 4 OH Reacciona Equilibrio c ph 11,5 poh,5 [OH ] 3, [NH 4 ] K b 1, c ( 3, , c 3 c 0,55 M 3,16 10 c En este caso, el ph inicial sería el correspondiente a la disolución de NaOH 0,456 M: NaOH (aq Na OH 0,456 M 0,456 M poh log [OH ] log 0,456 0,34 ph 13,66 En este caso, la reacción de neutralización sería: NaOH HCl NaCl H O De acuerdo con la estequiometría: n ácido n base M ácido V ácido M base V base , ,114 0 ml En el punto de equivalencia el ph es 7, ya que la sal procede de un ácido fuerte y de una base fuerte, con lo que ninguno de sus iones sufre hidrólisis. PAU Para valorar 50 ml de una disolución de Ba(OH se han utilizado 47 ml de una disolución de HCl 0,5 M. Calcula la concentración de la base. Se plantea la ecuación química del proceso y se analiza su estequiometría. Hay que tener en cuenta que, por cada mol de base, reaccionan mol de ácido. Ba(OH HCl BaCl H O M n/v; n HCl 0, ,35 10 mol de HCl,35 10 mol de HCl 1m ol de Ba(OH mol de HCl 1, mol de Ba(OH M Ba(OH n/v 1, / ,35 M PAU Para valorar 50 ml de una disolución de NaOH se han utilizado 47 ml de una disolución de CH 3 COOH (ácido acético 0,5 M. Dato: K aacético 1, a Calcula la concentración de la base. b Determina el ph del punto final de la valoración. c Señala, de forma razonada, qué indicador se puede utilizar para esta valoración. a Se plantea la ecuación química del proceso y se analiza su estequiometría: 134 Reacciones de transferencia

17 NaOH CH 3 COOH NaCH 3 COO H O M n/v; n CH3 COOH 0, ,35 10 mol n NaOH n CH3 COOH,35 10 mol; M NaOH 0,47 M b La sal que se forma sufre hidrólisis por parte del anión, que procede de un ácido débil. En consecuencia, el ph en el punto de equivalencia no es 7. NaCH 3 COO (aq Na (aq CH 3 COO (aq [NaCH 3 COO] n/v,35 10 /( ,4 M CH 3 COO H O CH 3 COOH OH Inicial 0,4 M 0 0 Reacciona Equilibrio 0,4 K h K 14 w 10 K 1,8 5 5, a K h [CH 3COOH] [ OH [ CH3C ; ] OO ] 5, ,4 0,4 1, poh log 4,94; ph 9,06 c Debemos utilizar un indicador cuyo rango incluya el valor del ph en el punto de equivalencia, que es 9,06. Si observamos en la figura 7.16 del Libro del alumno, concluimos que los dos indicadores adecuados son la fenolftaleína y el azul de timol (en su intervalo básico. Actividades de respuesta múltiple Elige y razona la respuesta correcta en cada caso: 47 PAU En una disolución acuosa de un ácido: a El ph de la disolución es elevado. b El producto [H ][OH ] es M. c La concentración de protones en disolución es mayor de 10 7 M. d El poh es menor que el ph. La respuesta correcta es la c. La respuesta b es válida con carácter general, para cualquier disolución acuosa de un ácido, una base o una sal. Las respuestas a y d son erróneas. 48 En un erlenmeyer tenemos 5 ml de una disolución 0,5 M de HCN (ácido cianhídrico, cuya constante es a Al añadir unas gotas de fenolftaleína, se vuelve de color fucsia. b Al añadir 5 ml de una disolución 0,5 M de NaOH, obtenemos un medio neutro. c Al añadir HCl, el grado de disociación del ácido cianhídrico disminuye. d Al añadir HCl, la acidez del medio disminuye. La respuesta correcta es la c: el HCN es un ácido débil, mientras que el HCl es un ácido fuerte que estará totalmente disociado. Los protones que aporta al medio el HCl desplazan el equilibrio de ionización del HCN hacia la izquierda, haciendo que disminuya su grado de disociación. 49 PAU En disoluciones de la misma concentración de dos ácidos débiles monopróticos, HA y HB, se comprueba que [A ] es mayor que [B ]. a El ácido HA es más fuerte que el ácido HB. b El valor de la constante de disociación del ácido HA es menor que el de HB. c El ph de la disolución del ácido HA es mayor que el del ácido HB. d En el caso de dos disoluciones con la misma concentración de la sal que resulta de combinar HA y HB con NaOH, la disolución de NaA es más básica que la de NaB. La respuesta correcta es a: el ión A procede de la disociación del ácido. Si su concentración es mayor es porque el ácido HA es más fuerte que el HB. Las otras respuestas serían correctas si el ácido HB fuese más fuerte. Razona en este caso la respuesta incorrecta: 50 PAU a A igual molaridad, cuanto más débil es un ácido, menor es el ph de sus disoluciones. b A un ácido fuerte le corresponde una base conjugada débil. c Una disolución de un ácido fuerte siempre tendrá un ph menor que la de un ácido débil. d El ácido sulfúrico es un ácido fuerte porque tiene dos hidrógenos en la estructura molecular. Solución: La respuesta errónea es la c. A igual molaridad, cuanto más débil es un ácido menor es la concentración de protones del medio y, por tanto, mayor es su ph. 7. Reacciones de transferencia de protones 135

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