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3 INTRODUCCIÓN El aprendizaje de la Química cnstituye un ret al que se enfrentan cada añ ls, cada vez más escass, estudiantes de 2 de bachillerat que eligen las pcines de Ciencias, Ciencias de la Salud e Ingeniería y Arquitectura. Est también cnstituye un ret para ls prfesres que, n sl deben ser capaces de buscar la frma más eficaz para explicar esta disciplina, sin además, inculcar el interés que nace del recncimient del papel que juega la Química en la vida y en el desarrll de las sciedades humanas. En este cntext, las Olimpiadas de Química supnen una herramienta muy imprtante ya que frecen un estímul, al fmentar la cmpetición entre estudiantes prcedentes de diferentes centrs y cn distints prfesres y estils estrategias didácticas. Esta clección de cuestines y prblemas surgió del interés pr parte de ls autres de realizar una recpilación de las pruebas prpuestas en diferentes pruebas de Olimpiadas de Química, cn el fin de utilizarls cm material de apy en sus clases de Química. Una vez inmerss en esta labr, y a la vista del vlumen de cuestines y prblemas reunids, la Cmisión de Olimpiadas de Química de la Asciación de Químics de la Cmunidad Valenciana cnsideró que pdía resultar interesante su publicación para pnerl a dispsición de tds ls prfesres y estudiantes de Química a ls que les pudiera resultar de utilidad. De esta manera, el presente trabaj se prpus cm un psible material de apy para la enseñanza de la Química en ls curss de bachillerat, así cm en ls primers curss de grads del área de Ciencia e Ingeniería. Desgraciadamente, n ha sid psible pr cuestines que n vienen al cas la publicación del material. N bstante, la puesta en cmún de la clección de cuestines y prblemas resuelts puede servir de germen para el desarrll de un pryect más ampli, en el que el diálg, el intercambi de ideas y la cmpartición de material entre prfesres de Química cn distinta frmación, rigen y metdlgía, per cn bjetivs e intereses cmunes, cntribuya a impulsar el estudi de la Química.

4 En el material riginal se presentan las pruebas crrespndientes a las últimas Olimpiadas Nacinales de Química ( ) así cm tras pruebas crrespndientes a fases lcales de diferentes Cmunidades Autónmas. En este últim cas, se han incluid sl las cuestines y prblemas que respndiern al mism frmat que las pruebas de la Fase Nacinal. Se pretende ampliar el material cn las cntribucines que realicen ls prfesres interesads en impulsar este pryect, en cuy cas se hará mención explícita de la persna que haya realizad la aprtación. Las cuestines que sn de respuestas múltiples y ls prblemas se han clasificad pr materias, se presentan cmpletamente resuelts y en tds ells se ha indicad la prcedencia y el añ. Ls prblemas, en la mayr parte de ls cass cnstan de varis apartads, que en muchas casines se pdrían cnsiderar cm prblemas independientes. Es pr ell que en el cas de las Olimpiadas Nacinales se ha ptad pr presentar la reslución de ls misms planteand el enunciad de cada apartad y, a cntinuación, la reslución del mism, en lugar de presentar el enunciad cmplet y después la reslución de td el prblema. Ls prblemas y cuestines recgids en este trabaj han sid enviads pr: Juan A. Dmínguez (Canarias), Juan Rubi (Murcia), Luis F. R. Vázquez y Cristina Pastriza (Galicia), Jsé A. Cruz, Nieves Gnzález, Gnzal Isabel (Castilla y León), Ana Tejer (Castilla La Mancha), Pedr Márquez y Octavi Sánchez (Extremadura), Pilar Gnzález (Cádiz), Ángel F. Sáenz de la Trre (La Rija), Jsé Luis Rdríguez (Asturias), Matilde Fernández (Baleares), Fernand Ngales (Málaga), Jaquín Salgad (Cantabria). Finalmente, ls autres agradecen a Humbert Buen su ayuda en la realización de algunas de las figuras incluidas en este trabaj. Ls autres

5 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 1 1. CUESTIONES de ÁCIDO BASE 1.1. Un hidróxid metálic anfóter se caracteriza prque es: a) Sluble en ácids y bases fuertes per insluble en dislucines acusas neutras. b) Sluble en ácids y bases fuertes y también en dislucines acusas neutras. c) Sluble en ácids fuertes y en dislucines acusas neutras per insluble en bases fuertes. d) Sluble únicamente en exces de base fuerte. e) Insluble en dislucines acusas a cualquier valr de ph. (O.Q.N. Navacerrada 1996) Un anfóter es una sustancia que es capaz de reaccinar cn ácids y bases. Si reaccina quiere decir que se disuelve en dislucines de estas sustancias. La respuesta crrecta es la a Calcule el ph de una dislución de acetat sódic 1,0 M. a) 9,38 b) 2,38 c) 5,38 d) 4,77 e) 7,00 (Dat. para el ácid acétic = 1,7 10 ) (O.Q.N. Navacerrada 1996) (O.Q.N. Córdba 2007) El acetat de sdi, NaCH COO, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaCH COO(aq) CH COO (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid débil cnjugad de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in CH COO, es la base cnjugada del ácid débil CH COOH y se hidrliza según la ecuación: CH COO (aq) + H O(l) CH COOH(aq) + OH (aq) La cnstante de basicidad (hidrólisis) del in acetat es: K = K = 1,0 10 K = 5,9 10 1,7 10 En el equilibri se cumple que: [CH COOH] = [OH ] [CH COO ] 1,0 M La expresión de la cnstante de equilibri queda cm: 5,9 10 = [OH 2 1,0 [OH = 2,4 10 M poh = lg 2,4 10 = 4,62 ph = 14 4,62 = 9,38 La respuesta crrecta es la a. (En la cuestión prpuesta en Córdba 2007 la cncentración es 10 [CH COO ] = 10 x M). M, entnces

6 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) El ph de una dislución 10 M del ácid fuerte HCl es: a) 6,98 b) 8,00 c) 7,00 d) 1,00 e) 10,00 (O.Q.N. Navacerrada 1996) (O.Q.L. Asturias 2011) (O.Q.L. Asturias 2012) (O.Q.L. Madrid 2013) Las ecuacines químicas crrespndientes a las inizacines existentes sn: HCl(aq) + H O(l) Cl (aq) + H O (aq) 2 H O(l) OH (aq) + H O (aq) Las cnstantes de equilibri de ambas reaccines sn: K = K = [H O ] [OH ] El balance de materia crrespndiente al HCl es: [HCl] 0 = [Cl ] = c El balance de cargas (cndición de electrneutralidad) en la dislución es: [H O ] = [OH ] + [Cl ] Sustituyend el valr de [OH ] en la expresión de K se btiene: Se btiene: [OH ]= [H O ] c K = [H 3 O + ] [H O ] c 10 = [H O ] [H O ] 10 [H O 10 [H O ] 10 = 0 [H O ] = 1,05 10 M ph = lg 1,05 10 = 6,98 La respuesta crrecta es la a. (En Asturias 2011 la cncentración del HCl es 2,3 10 M y en 2012 n se especifican valres numérics) Ordene ls siguientes ácids desde el más fuerte al más débil. a) HF,, ácid acétic b) Ácid acétic,, HF c), HF, ácid acétic d) Ácid acétic, HF, e) HF, ácid acétic, (Dats. (ácid acétic) = 4,76; ( ) = 1,99; (HF) = 3,17) (O.Q.N. Navacerrada 1996) La fuerza de un ácid viene determinada pr el valr de su cnstante de acidez, K. Cuánt mayr es este valr mayr es la fuerza del ácid. El pk de un ácid se define cm:

7 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 3 pk = lg K Pr tant, un ácid será tant más fuerte cuant menr sea el valr de su pk. Ls ácids dads rdenads de más fuerte a más débil sn: = 1,99 > HF = 3,17 > ácid acétic = 4,76 La respuesta crrecta es la c Cuál de las siguientes sales frma una dislución ácida cuand se disuelve en agua? a) b) c) d) e) (O.Q.N. Navacerrada 1996) (O.Q.L. Sevilla 2004) Se trata de cinc sales amónicas de ácids débiles pr l que se prduce una hidrólisis dble. La hidrólisis del in amni: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + H O (aq) La hidrólisis de ls anines: A (aq) + H O(l) HA(aq) + OH (aq) Para que la dislución sea ácida debe cumplirse la cndición de que: [H O ] prcedentes del NH > OH ] prcedentes del A Para que es curra es precis que: K NH > K A K NH < K HA Cnsultand la bibligrafía, de tds ls ácids dads el únic que tiene una cnstante de acidez mayr que la de basicidad del NH K = 1,8 10 es el HF K = 6,6 10. Pr tant, la sal que prduce una dislución ácida es. La respuesta crrecta es la b En la valración de un ácid débil cn una base fuerte, el ph en el punt de equivalencia es: a) 14 b) 7,0 c) Menr que 7 d) Mayr que 7 e) Igual que el del ácid débil. (O.Q.N. Navacerrada 1996) (O.Q.L. Asturias 2011) El ph del punt final de una vlumetría viene dad pr las sustancias existentes en ese mment en la dislución. En el cas de la valración de un ácid débil, pr ejempl HCN, cn una base fuerte, pr ejempl NaOH, la ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre ambs es:

8 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 4 HCN(aq) + NaOH(aq) NaCN(aq) + H O(l) La sustancia existente en el punt de equivalencia es el NaCN, una sal prcedente de ácid débil y base fuerte. En dislución acusa se encuentra en frma de ines: El in Na, es el ácid débil cnjugad de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in CN, es la base cnjugada del ácid débil HCN y se hidrliza según la ecuación: CN (aq) + H O(l) HCN(aq) + OH (aq) Cm al final sl existen ines OH en la dislución, el ph > 7. La respuesta crrecta es la d Cuál de las siguientes mezclas acusas n es una verdadera dislución reguladra? El vlumen ttal es un litr. a) 1,0 ml de + 0,5 ml de KOH b) 1,0 ml de + 0,5 ml de HCl c) 1,0 ml de + 0,5 ml de d) 1,0 ml de + 0,5 ml de KOH e) Ninguna de estas dislucines. (O.Q.N. Navacerrada 1996) (O.Q.L. Madrid 2005) (O.Q.L. La Rija 2005) (O.Q.L. Asturias 2011) (O.Q.L. Castilla La Mancha 2012) (O.Q.L. La Rija 2012) Una dislución reguladra está frmada un ácid base débil y una sal que cntenga la base el ácid cnjugad de ests. a) La reacción química entre y KOH n es psible ya que se trata de ds bases. N pueden frmar una dislución reguladra. b) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre NH y HCl es: HCl(aq) + NH (aq) NH Cl(aq) + H O(l) Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente 0,5 mles de HCl, esta sustancia es limitante y cnsume 0,5 mles de NH. Al final de la reacción quedan 0,5 mles de NH sin reaccinar y 0,5 mles de NH Cl frmads. Dicha mezcla cnstituye una dislución reguladra. c) Una mezcla de NH y NH Cl cnstituye ya directamente una dislución reguladra. d) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre NH Cl y KOH es: NH Cl(aq) + KOH(aq) NH (aq) + KCl(aq) + H O(l) Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente 0,5 mles de KOH, esta sustancia es limitante y cnsume 0,5 mles de NH Cl. Al final de la reacción quedan 0,5 mles de NH Cl sin reaccinar y 0,5 mles de NH frmads. Dicha mezcla cnstituye una dislución reguladra. La respuesta crrecta es la a. (En alguna limpiada se cambia el KOH pr NaOH).

9 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) Cuand se mezclan vlúmenes iguales de dislucines 0,1 M de y, el ph de la dislución resultante será: a) Entre 1 y 7. b) Igual al pk a del. c) Igual al pk a del. d) Igual a 7. e) Entre 7 y 13. (O.Q.N. Ciudad Real 1997) (O.Q.L. Castilla La Mancha 2012) (O.Q.L. Madrid 2013) Si se mezclan un ácid fuerte, HClO, cn una base débil, KNO, la ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre ambs es: HClO (aq) + KNO (aq) KClO (aq) + HNO (aq) Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente vlúmenes iguales de dislucines de la misma cncentración, se trata de cantidades estequimétricas pr l que se cnsumen cmpletamente y al final sl quedan ls prducts frmads. El KClO, es una sal prcedente de ácid fuerte y base fuerte, pr tant sus ines n se hidrlizan. El HNO, es un ácid débil capaz de prducir ines H O, pr tant, el ph de la dislución es 1 < ph < 7. La respuesta crrecta es la a Dada la siguiente reacción: (aq) + (l) HCN(aq) + (aq) Si para el ácid HCN es 4,8 10, y = 1 10, la cnstante de equilibri para la reacción anterir es: a) 2,1 10 b) 2,1 10 c) 4,8 10 d) 4,8 10 e) 2,1 10 (O.Q.N. Ciudad Real 1997) La cnstante de basicidad del in cianur (hidrólisis) es: K b = K w = 1,0 10 K = 2,1 10 a 4,8 10 La respuesta crrecta es la a Una dislución reguladra cntiene cncentracines iguales de un ácid débil (HA) y su base cnjugada ( ). Si para HA es 1,0 10, el ph de la dislución reguladra es: a) 1,0 b) 7,0 c) 5,0 d) 13,0 e) 9,0 (O.Q.N. Ciudad Real 1997) El equilibri crrespndiente a una dislución reguladra frmada pr un ácid HA y una sal que cntiene la base cnjugada A es:

10 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 6 HA(aq) + H O(l) A (aq) + H O (aq) La expresión de la cnstante de acidez es: K = A H O HA = H O base a cid Si [ácid] = [base] se btiene: H O = K a cid base = 1,0 10 M ph = lg 1,0 10 = 9,0 La respuesta crrecta es la e Cuál de las siguientes dislucines es una dislución reguladra cn un ph mayr de 7? a) 10 ml 0,1 M + 5,0 ml HCl 0,1 M b) 10 ml HCNO 0,1 M + 10 ml NaOH 0,1 M c) 10 ml HCNO 0,1 M + 5,0 ml NaOH 0,1 M d) 10 ml 0,1 M + 10 ml HCl 0,1 M e) Ninguna de estas mezclas. (Dats. para el HCNO = 2,2 10 y para el = 1,7 10 ) (O.Q.N. Ciudad Real 1997) Una dislución reguladra está frmada pr un ácid base débil y una sal que cntenga la base el ácid cnjugad de ests. a) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre NH y HCl es: HCl(aq) + NH (aq) NH Cl(aq) + H O(l) El númer de mmles de cada especie es: 0,1 mml HCl 5 ml HCl 0,1 M 1 ml HCl 0,1 M = 0,5 mml HCl 10 ml NH 0,1 M 0,1 mml NH 1 ml NH 0,1 M = 1,0 mml NH Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente 0,5 mmles de HCl, esta sustancia es limitante y cnsume 0,5 mmles de NH. Al final de la reacción quedan 0,5 mmles de NH sin reaccinar y 0,5 mmles de NH Cl frmads. Dicha mezcla cnstituye una dislución reguladra básica. b) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre HCNO y NaOH es: HCNO(aq) + NaOH(aq) NaCNO(aq) + H O(l) El númer de mmles de cada especie es: 0,1 mml HCNO 10 ml HCNO 0,1 M 1 ml HCNO 0,1 M = 1,0 mml HCNO 0,1 mml NaOH 10 ml NaOH 0,1 M = 1,0 mml NaOH 1 ml NaOH 0,1 M

11 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 7 Cm la reacción es ml a ml y existe igual númer de mles de ambas sustancias iniciales se trata de cantidades estequimétricas que reaccinan cmpletamente. Al final de la reacción sl quedan 1,0 mmles de NaCNO frmads. El NaCNO es una sal prcedente de ácid débil y base fuerte: El in Na, es el ácid débil cnjugad de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in CNO, es la base cnjugada del ácid débil HCNO y se hidrliza según la ecuación: CNO (aq) + H O(l) HCNO(aq) + OH (aq) Aunque el ph > 7, n se btiene una dislución reguladra básica. c) En este cas el númer de mmles de cada especie es: 0,1 mml HCNO 10 ml HCNO 0,1 M 1 ml HCNO 0,1 M = 1,0 mml HCNO 0,1 mml NaOH 5 ml NaOH 0,1 M 1 ml NaOH 0,1 M = 0,5 mml NaOH Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente 0,5 mmles de NaOH, esta sustancia es limitante y cnsume 0,5 mmles de HCNO. Al final de la reacción quedan 0,5 mmles de HCNO sin reaccinar y 0,5 mmles de NaCNO frmads. Dicha mezcla cnstituye una dislución reguladra ácida. d) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre HCl y NH es: HCl(aq) + NH (aq) NH Cl(aq) + H O(l) El númer de mmles de cada especie es: 0,1 mml HCl 10 ml HCl 0,1 M 1 ml HCl 0,1 M = 1,0 mml HCl 10 ml NH 0,1 M 0,1 mml NH 1 ml NH 0,1 M = 1,0 mml NH Cm la reacción es ml a ml y existe igual númer de mles de ambas sustancias iniciales se trata de cantidades estequimétricas que reaccinan cmpletamente. Al final de la reacción sl quedan 1,0 mmles de NH Cl frmads. El NH Cl es una sal prcedente de ácid débil y base fuerte: El in Cl, es la base débil cnjugada del ácid fuerte HCl pr l que n se hidrliza. El in NH, es el ácid cnjugad es de la base débil NH y se hidrliza según la ecuación: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + H O (aq) El ph < 7, y n se btiene una dislución reguladra básica. La respuesta crrecta es la a.

12 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) Indique cuál de las siguientes reaccines de hidrólisis es la crrecta: a) b) CaO c) d) Ca e) NaCl + NaOH + HCl f) CaO + 3 (O.Q.N. Ciudad Real 1997) (O.Q.N. Almería 1999) (O.Q.N. Ávila 2009) (O.Q.L. Madrid 2011) En las cuatr primeras reaccines se plantea la psible hidrólisis del Ca N, especie que disuelta en agua se discia según la ecuación: Ca N (aq) 3 Ca (aq) + 2 N (aq) La hidrólisis del in calci: Ca (aq) + 2 H O(l) CaOH (aq) + 2 H (aq) La hidrólisis del in nitrur: N (aq) + 3 H O(l) NH (aq) + 3 OH (aq) Multiplicand cada ecuación pr el númer de ines que se hidrlizan: 3 [Ca (aq) + 2 H O(l) CaOH (aq) + 2 H (aq)] 2 [N (aq) + 3 H O(l) NH (aq) + 3 OH (aq)] Sumand ambas ecuacines, y simplificand el agua, se btiene: (aq) + 6 (l) 2 (aq) + 3 (aq) La ecuación prpuesta en el apartad e) es absurda ya que la reacción tiene lugar en sentid cntrari. La respuesta crrecta es la c. (En la cuestión prpuesta en Ávila 2009 se sustituye el apartad e) pr el f) El ph de una dislución 0,012 mlar de ácid clrhídric es: a) 1,2 b) 2,4 c) Ligeramente inferir a 2 d) Falta un dat (O.Q.L. Murcia 1997) (O.Q.L. Castilla y León 2011) El ácid clrhídric, HCl, es un ácid mnprótic fuerte que en dislución acusa se encuentra cmpletamente disciad según la ecuación: HCl(aq) + H O(l) Cl (aq) + H O (aq) Cnsiderand 1 L de dislución: 0,012 ml HCl 1 ml H O 1 ml HCl = 0,012 ml H O

13 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 9 El ph de esta dislución es: ph = lg 0,012 = 1,9 La respuesta crrecta es la c El carácter básic del amníac se debe a: a) Que el nitrógen tiene grad de xidación +3. b) La psición del nitrógen en el sistema periódic. c) La ausencia de xígen en la mlécula. d) El par de electrnes sin cmpartir del nitrógen. (O.Q.L. Murcia 1997) (O.Q.L. Castilla y León 2011) Una base de Lewis es tda especie química que psee pares de electrnes slitaris que puede cmpartir cn un ácid. Cm se bserva en la estructura de Lewis, el NH psee un par de electrnes slitaris pr l que se trata de una base de Lewis: La respuesta crrecta es la d Cuál es el ph de una dislución de 0,3 M? a) 5,29 b) 8,71 c) 4,88 d) 9,74 e) 9,11 (Dat. = 1,7 10 ) (O.Q.N. Burgs 1998) El brmur de amni, NH Br, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NH Br(aq) Br (aq) + NH (aq) El in Br, es la base débil cnjugada del ácid fuerte HBr pr l que n se hidrliza. El in NH, es el ácid cnjugad de la base débil NH y se hidrliza según la ecuación: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + H O (aq) La cnstante de acidez (hidrólisis) del in amni es: K H O NH NH K = K = 1,0 10 K = 5,9 10 1,7 10 En el equilibri se cumple que: [NH ] = [H O ] [NH ] 0,3 M La expresión de la cnstante de equilibri queda cm:

14 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 10 5,9 10 = [H O 0,3 [H O ] = 1,3 10 M ph = lg 1,3 10 = 4,88 La respuesta crrecta es la c Cuál de las siguientes sales frma una dislución básica cuand se disuelve en agua? a) = 4,6 10 b) = 1,2 10 c) = 3,7 10 d) = 7,2 10 e) = 1,8 10 (O.Q.N. Burgs 1998) Se trata de cinc sales amónicas de ácids débiles pr l que se prduce una hidrólisis dble. La hidrólisis del in amni: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + H O (aq) La hidrólisis de ls anines: A (aq) + H O(l) HA(aq) + OH (aq) Para que la dislución sea básica debe cumplirse la cndición de que: [OH ] prcedentes del A > [H O ] prcedentes del NH Para que es curra es precis que: K A > K NH K HA < K NH De tds ls ácids dads el únic que tiene una cnstante de acidez menr que la de basicidad del NH K = 1,8 10 es el HClO K = 3,7 10. Pr tant, la sal que prduce una dislución básica es NH 4 ClO. La respuesta crrecta es la c Cuál de las siguientes dislucines acusas frma una dislución reguladra cuand se mezclan ls ds reactivs en cantidades aprpiadas? a) HCl + NaCl b) NaCN + NaCl c) HCN + NaCl d) NaCN + HCN e) + HCl (O.Q.N. Burgs 1998) Una dislución reguladra está frmada un ácid base débil y una sal que cntenga la base el ácid cnjugad de ests. a) N se trata de una dislución reguladra ya que el HCl es un ácid fuerte y n reaccina cn el NaCl para frmar un ácid débil. b) N se trata de una dislución reguladra ya que las ds sales prpuestas n reaccinan entre sí para frmar un ácid débil.

15 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 11 c) N se trata de una dislución reguladra ya que el HCN es un ácid demasiad débil cm para frmar NaCN a partir del NaCl. d) En las prprcines adecuadas, NaCN + HCN frman una dislución reguladra. e) N se trata de una dislución reguladra ya que hay ds ácids fuertes y ninguna sal derivada de ells. La respuesta crrecta es la d Para el in el es 7,21. Calcule el ph de 1 L de una dislución reguladra que cntiene 0,50 ml de y 0,50 ml de, después de la adición de 0,05 ml de KOH. a) 7,12 b) 7,29 c) 7,75 d) 7,16 e) 7,21 (O.Q.N. Burgs 1998) El equilibri crrespndiente a una dislución reguladra frmada pr el ácid H PO y una sal que cntiene su base cnjugada HPO es: H PO (aq) + H O(l) HPO (aq) + H O (aq) La expresión de la cnstante de acidez es: K = HPO H O H PO = H O HPO H PO Tmand lgaritms y multiplicand pr 1 se btiene la ecuación de Hendersn Hasselbach que permite calcular el ph de una dislución reguladra: ph = pk + lg HPO H PO Las cncentracines antes de la adición de KOH sn: HPO = H PO 0,5 ml = = 0,5 M 1 L El ph de la dislución antes de la adición de KOH es: ph = 7,21 + lg 0,5 0,5 7,21 La adición de 0,05 mles de KOH (base) hace que se lleve a cab la siguiente reacción: H PO (aq) + OH (aq) HPO (aq) + H 2 O (l) Ls 0,05 ml de KOH gastan 0,05 ml de H PO (ácid) y frman 0,05 ml de HPO (base). El ph de la dislución después de la adición de KOH es: 0,5 + 0,05 ph = 7,21 + lg 0,5 0,05 = 7,30 La respuesta crrecta es la b.

16 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 12

17 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) Si el ph de una dislución de un ácid mnprótic fuerte es 2,17. Entre qué valres estará cmprendida la cncentración mlar de la dislución respect a dich ácid? a) Entre 0,0001 y 0,001 b) Entre 0,001 y 0,01 c) Entre 0,01 y 0,10 d) Entre 0,10 y 1,00 (O.Q.L. Murcia 1998) De acuerd cn el cncept de ph: [H O ] = 10 = 10, M = 6,8 10 M La respuesta crrecta es la b Cuál es el ph de una dislución etiquetada cm NaF 0,136 ml? a) 2,02 b) 8,15 c) 3,17 d) 11,98 e) 5,85 (Dat. HF = 6,8 10 ) (O.Q.N. Almería 1999) (O.Q.L. Asturias 2004) El flurur de sdi, NaF, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaF(aq) F (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in F es la base cnjugada del ácid débil HF y se hidrliza según la ecuación: F (aq) + H O(l) HF(aq) + OH (aq) La cnstante de basicidad (hidrólisis) del in flurur es: K = HF OH F K = K = 1,0 10 K = 1,5 10 6,8 10 En el equilibri se cumple que: [HF] = [OH ] [F ] 0,136 M La expresión de la cnstante de equilibri queda cm: 1,5 10 = [OH 0,136 [OH ] = 1,4 10 M poh = lg 1,4 10 = 5,85 ph = 14 5,85 = 8,15 La respuesta crrecta es la b.

18 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) El indicadr rj de metil (cambi de clr a ph = 5) es adecuad para la valración: a) HCN + KOH b) + c) + NaOH d) HCl + e) HF + NaOH (O.Q.N. Almería 1999) El ph del punt final de una valración viene dad pr las sustancias presentes en ese instante en la dislución. El indicadr rj de metil, cn cambi de clr a ph = 5, será aprpiad para una valración en la que en el punt final exista una sustancia que haga que la dislución tenga ph ácid. a) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre HCN y KOH es: HCN(aq) + KOH(aq) KCN(aq) + H O(l) El cianur de ptasi, KCN, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: KCN(aq) CN (aq) + K (aq) El in K, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte KOH pr l que n se hidrliza. El in CN es la base cnjugada del ácid débil HCN y se hidrliza según la ecuación: CN (aq) + H O(l) HCN(aq) + OH (aq) Cm se bserva, se prducen ines OH pr l que el ph > 7 l que mtiva que el indicadr rj de metil n sea aprpiad. b) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre HClO y CaOH es: 2 HClO (aq) + CaOH (aq) CaClO (aq) + 2 H O(l) El perclrat de calci, CaClO, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: CaClO (aq) 2 ClO (aq) + Ca (aq) El in Ca, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte Ca(OH) 2 pr l que n se hidrliza. El in ClO es la base cnjugada débil del ácid fuerte HClO pr l que n se hidrliza. El ph de la dislución es 7 ya que l prprcina el H O l que mtiva que el indicadr rj de metil n sea aprpiad. c) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre HNO y NaOH es: HNO (aq) + NaOH(aq) NaNO (aq) + H O(l) El nitrat de sdi, NaNO, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: HNO (aq) NO (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza.

19 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 15 El in NO es la base cnjugada débil del ácid fuerte HNO pr l que n se hidrliza. El ph de la dislución es 7 ya que l prprcina el H O l que mtiva que el indicadr rj de metil n sea aprpiad. d) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre HCl y CH N es: HCl(aq) + CH N(aq) CH NHCl(aq) + H O(l) El clrhidrat de trimetilamina, CH NHCl, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: CH NHCl(aq) Cl (aq) + CH NH (aq) El in Cl, es la base cnjugada débil del ácid fuerte HCl pr l que n se hidrliza. El in CH NH es el ácid cnjugad de la base débil CH N y se hidrliza según la ecuación: CH NH (aq) + H O(l) CH N(aq) + H O (aq) Cm se bserva, se prducen ines H O pr l que el ph < 7 l que mtiva que el indicadr rj de metil sea aprpiad. e) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre HF y NaOH es: HF(aq) + NaOH(aq) NaF(aq) + H O(l) El flurur de sdi, NaF, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaF(aq) F (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in F es la base cnjugada del ácid débil HF y se hidrliza según la ecuación: F (aq) + H O(l) HF(aq) + OH (aq) Cm se bserva, se prducen ines OH pr l que el ph > 7 l que mtiva que el indicadr rj de metil n sea aprpiad. La respuesta crrecta es la d La cnstante de equilibri para la reacción de un ácid débil ( ) cn NaOH es: a) 1/ b) c) d) / e) (O.Q.N. Almería 1999) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre un ácid débil HA y NaOH es: HA(aq) + NaOH(aq) NaA(aq) + H O(l)

20 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 16 Cm NaOH y NaA sn electrólits fuertes, en dislución acusa se encuentran cmpletamente disciads en ines pr l que la ecuación anterir se puede reescribir cm: HA(aq) + Na (aq) + OH (aq) Na (aq) + A (aq) + H O(l) La cnstante de equilibri de la reacción es: K = A HA OH Multiplicand y dividiend pr [H O ] queda cm: K = A HA OH [H O ] [H O ] = A [H O ] HA 1 OH [H O ] La cnstante de equilibri de la reacción es: K = La respuesta crrecta es la d Una dislución reguladra cntiene cncentracines iguales de una base débil (B) y su ácid cnjugad. Si para B es 1,0 10, el ph de la dislución reguladra es: a) 7,0 b) 13,0 c) 9,0 d) 1,0 e) 5,0 (O.Q.N. Almería 1999) El equilibri crrespndiente a una dislución reguladra frmada pr la base débil B y una sal que cntiene su ácid cnjugad BH es: B(aq) + H O(l) BH (aq) + OH (aq) La expresión de la cnstante de basicidad es: K = BH OH B = OH BH+ B Tmand lgaritms y multiplicand pr 1 se btiene la ecuación de Hendersn Hasselbach que permite calcular el ph de una dislución reguladra: poh = pk + lg BH B ph = 14 pk b lg BH B Si las cncentracines [BH ] = [B], entnces el ph es: ph = 14 lg 1,0 10 = 5 La respuesta crrecta es la e A 60 C el agua destilada tiene ph = 6,51 y pr l tant: a) La cncentración de n es igual a la de. b) La reacción + es extérmica.

21 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 17 c) El valr de es 10,. d) Debe cumplirse la ecuación ph + poh = 14. e) Es impsible, el agua neutra debe tener ph = 7. a) Fals. Para el agua se cumple siempre que: [H O ] = [OH ] (O.Q.N. Almería 1999) (O.Q.L. Asturias 2008) (O.Q.L. La Rija 2013) b) Fals. El valr del ph de la dislución n está relacinad cn el carácter extérmic endtérmic de la misma. c) Verdader. Para el equilibri de disciación del agua a determinada temperatura: 2 H O(l) H O (aq) + OH (aq) la cnstante de equilibri viene dada pr la expresión: K = [H O ] [OH ] Cm para el agua se cumple siempre que: [H O ] = [OH ] K = [H O De acuerd cn el cncept de ph, en este cas: [H O ] = 10 = 10, M Sustituyend en la expresión de la cnstante de equilibri se tiene que: K = 10, = 10, d) Fals. La expresión: ph + poh = 14 se btiene a partir de: K = [H O ] [OH ] = 10 y ese valr de la cnstante K es válid sl a la temperatura de 25 C. e) Fals. De acuerd cn el prduct iónic del agua a 60 C K = [H O ] [OH ] = 10, Cm para el agua se cumple siempre que: [H O ] = [OH ] [H O = 10, [H O ] = 10, M A esta temperatura, el agua neutra tiene un ph: ph = lg 10, = 6,51. La respuesta crrecta es la c El brmur de hidrógen puede btenerse pr: a) Reacción de KBr cn ácid flurhídric cncentrad y caliente.

22 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 18 b) Reacción de KBr cn ácid nítric cncentrad y caliente. c) Reacción de KBr cn ácid fsfóric cncentrad y caliente. d) Electrólisis de una dislución acusa de NaBr. e) Hidrólisis de brmat sódic. (O.Q.N. Almería 1999) a c) Verdader. Para que se prduzca HBr a partir de KBr debe tener lugar una reacción ácid base en la que es precis que el ácid que reaccine cn el Br (base cnjugada) del HBr sea l suficientemente fuerte. El ácid HF es demasiad débil mientras que el H PO n l es tant. La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre ambas sustancias es: 3 KBr(aq) + H PO (aq) 3 HBr(aq) + K PO (aq) b) Fals. El HNO n es aprpiad ya que al ser xidante prduciría la xidación del Br a Br. d) Fals. La electrólisis de KBr(aq) prduciría el desprendimient de H y Br. e) Fals. La hidrólisis del NaBrO prduce un medi alcalin. Las respuestas crrectas sn a y c Según la tería de Brönsted, indique cuál de las siguientes afirmacines es cierta: a) Un ácid y su base cnjugada reaccinan entre sí dand una dislución neutra. b) Un ácid y su base cnjugada difieren en un prtón. c) El agua es la base cnjugada de sí misma. d) La base cnjugada de un ácid fuerte es una base fuerte. e) Cuant más débil es un ácid más débil será su base cnjugada. (O.Q.N. Murcia 2000) a) Fals. Según la tería de Brönsted, un ácid es una especie química que cede un prtón a una base cn l que él se transfrma en su base cnjugada, pr tant, el ácid n puede reaccinar cn su base cnjugada. b) Verdader. Según la tería de Brönsted, un ácid es una especie química que cede un prtón a una base: HA + H O A + H O ácid base c) Fals. Tal cm se demuestra en la reacción entre la base B y el agua, la base cnjugada de esta es el in OH : B + H O BH + OH b1 a2 a1 b2 d e) Fals. Cuánt más fuerte es un ácid más débil es su base cnjugada. La relación entre las cnstantes de ambs viene dada pr la expresión: K = K K La respuesta crrecta es la b Cuál de las siguientes líneas gráficas representa mejr el vlumen del ácid añadid a un ciert vlumen de álcali frente al ph de la dislución resultante? V

23 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 19 V V V V V ph a) b) c) d) e) (O.Q.N. Murcia 2000) La curva de valración a) entre un ácid y una base tiene frma de una sigmide en la que se distinguen tres znas: En la primera zna, en este cas, frente a pequeñas adicines de ácid el ph es elevad al predminar la especie alcalina y cambia bruscamente pr l que la gráfica se crrespnde cn una recta cn una pendiente elevada. En la segunda zna, central, frente a pequeñas adicines de ácid el ph cambia paulatinamente, la recta tiene una pendiente pequeña, ya que se tiene una mezcla reguladra básica una sal que sufre hidrólisis básica hasta alcanzarse el punt de equivalencia en el que la tendencia se invierte. En la tercera zna, la tendencia de la recta es puesta a la de la primera zna ya que predmina la especie ácida y frente a pequeñas adicines de ácid el ph es elevad y cambia bruscamente pr l que la gráfica también se crrespnde cn una recta cn una pendiente elevada. La respuesta crrecta es la a Cuál de las siguientes afirmacines es falsa? a) Al dislver en agua, el ph n cambia. b) Al dislver NaCN en, el ph será básic. c) Al dislver NaHCOO en agua, el ph será ácid. d) Si el ácid HA tiene = 10 y el valr de para la base BOH vale 10, al dislver BA en agua el ph n sufre mdificación. e) Las dislucines acusas de sn débilmente básicas. (O.Q.N. Murcia 2000) (O.Q.L. Madrid 2009) a) Verdader. El nitrat de sdi, NaNO, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaNO (aq) NO (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in NO es la base cnjugada débil del ácid fuerte HNO pr l que n se hidrliza. El ph de la dislución es 7 ya que l prprcina el agua. ph b) Verdader. El cianur de sdi, NaCN, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaCN(aq) CN (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in CN es la base cnjugada del ácid débil HCN y se hidrliza según la ecuación: CN (aq) + H O(l) HCN(aq) + OH (aq) ph ph ph

24 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 20 Cm se bserva, se prducen ines OH pr l que el ph > 7. c) Fals. El frmiat de sdi, NaHCOO, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaHCOO(aq) HCOO (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in HCOO es la base cnjugada del ácid débil HCOOH y se hidrliza según la ecuación: HCOO (aq) + H O(l) HCOOH(aq) + OH (aq) Cm se bserva, se prducen ines OH pr l que el ph > 7, es básic y n ácid. d) Verdader. La ecuación química crrespndiente a la reacción entre el ácid débil HA y la base débil BOH es: HA(aq) + BOH(aq) BA(aq) + H O(l) La sal BA, en dislución acusa se encuentra disciada según la ecuación: BA(aq) A (aq) + B (aq) El in B, es el ácid cnjugad de la base débil BOH y se hidrliza según la ecuación: B (aq) + H O(l) BOH(aq) + H O (aq) El in A es la base cnjugada del ácid débil HA y se hidrliza según la ecuación: A (aq) + H O(l) HA(aq) + OH (aq) Cm se bserva, se prducen ines H O y OH prcedentes de la hidrólisis de ls ds ines de la sal. Además, cm la fuerza de ls ines es la misma ya que prceden de especies cn igual valr de la cnstante, K = K = 10, la cantidad de H O y OH es la misma pr l que el ph de la dislución es 7 ya que l prprcina el agua. e) Verdader. El NH es una base débil que se encuentra pc inizada de acuerd cn la ecuación: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + OH (aq) Cm se bserva, se prducen ines OH pr l que el ph > 7, básic. La respuesta crrecta es la c Sabiend que ls valres de para el ácid cianhídric, HCN (aq), y el in amni, (aq), sn 8,7 y 9,2; respectivamente, y que el agua neutra a 25 C tiene ph = 7, indique si una dislución acusa de, a esa temperatura, tendrá ph: a) Débilmente ácid. b) Débilmente básic. c) Neutr. d) Muy ácid (ph < 3). e) Muy básic (ph > 11). (O.Q.N. Murcia 2000) La sal NH CN, en dislución acusa se encuentra disciada según la ecuación:

25 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 21 NH CN(aq) CN (aq) + NH (aq) El in NH, es el ácid cnjugad de la base débil NH y se hidrliza según la ecuación: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + H O (aq) El in CN es la base cnjugada del ácid débil HCN y se hidrliza según la ecuación: CN (aq) + H O(l) HCN(aq) + OH (aq) Cm se bserva, se prducen ines H O y OH prcedentes de la hidrólisis de ls ds ines de la sal. El pk del NH es: pk NH = 9,2 El pk del CN es: pk CN = 14 pk HCN = 14 8,7 = 5,3 Cm se bserva, pk CN > pk NH, l que quiere decir que el cianur es más fuerte cm base (prduce más ines hidróxid) que el amni cm ácid (prduce mens prtnes) Pr tant, la dislución resultante es débilmente básica. La respuesta crrecta es la b Cuál de ls siguientes es un cnjunt de especies que pdrían actuar cm bases de Lewis? a), HCl, b),, c), O, d) NaOH,, e),, (O.Q.N. Murcia 2000) (O.Q.N. Sevilla 2010) (O.Q.L. Madrid 2011) Base de Lewis es tda especie química que psee pares de electrnes slitaris que puede cmpartir cn un ácid. a) Fals. Cm se bserva en las estructuras de Lewis de las especies prpuestas, el H n psee pares de electrnes slitaris pr l que se trata de un ácid de Lewis: b) Fals. Cm se bserva en las estructuras de Lewis tdas las especies prpuestas, el BF tiene un huec electrónic pr l que se trata de un ácid de Lewis: c) Verdader. Cm se bserva en las estructuras de Lewis, tdas las especies prpuestas sn bases de Lewis:

26 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 22 d) Fals. Cm se bserva en las estructuras de Lewis tdas las especies prpuestas, el C es un catión al que le faltan ls electrnes 4s externs pr l que se trata de un ácid de Lewis: e) Fals. Cm se bserva en las estructuras de Lewis tdas las especies prpuestas, el Ni es un catión al que le faltan ls electrnes 4s externs pr l que se trata de un ácid de Lewis: La respuesta crrecta es la c En la valración de un ácid cn una base, el indicadr visual adecuad debe: a) Tener una cnstante de acidez mayr que la del ácid. b) Tener características básicas más fuertes que el valrante. c) Tener una cnstante de acidez menr que la del ácid. d) Añadirse una vez cmenzada la valración. e) N mstrar características ácid base. (O.Q.N. Murcia 2000) La misión de un indicadr es señalar cuand ha terminad la reacción entre el ácid y la base. Es precis que el indicadr n altere el resultad de la reacción para ell se añade a la reacción en pequeñas cantidades per además es precis que se trate de un ácid base más débil que las especies reaccinantes. La respuesta crrecta es la c Para el amníac, = 4,76. El ph de una dislución reguladra frmada pr 0,050 M y 0,20 M es: a) 8,94 b) 9,84 c) 8,64 d) 9,54 e) 8,00 (O.Q.N. Barcelna 2001) Una dislución reguladra frmada pr una mezcla de NH y NH Cl: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + OH (aq) La expresión de la cnstante de basicidad es: K = NH OH NH = OH NH NH Tmand lgaritms y multiplicand pr 1 se btiene la ecuación de Hendersn Hasselbach que permite calcular el ph de una dislución reguladra:

27 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 23 poh = pk + lg NH NH ph = 14 4,76 lg 0,20 0,05 = 8,64 La respuesta crrecta es la c Cuand se valra un ácid débil cn una base fuerte: a) Slamente se neutraliza una parte de ls prtnes del ácid. b) El punt de equivalencia cincide siempre cn el punt final de la valración. c) El ph en el punt de equivalencia siempre es 7. d) N cnviene valrar ls ácids débiles cn bases fuertes puest que el punt de equivalencia se detecta cn dificultad. e) En las primeras etapas de la valración se frma una dislución reguladra tampón. (O.Q.N. Barcelna 2001) Sea pr ejempl el cas de la valración de CH COOH (ácid débil) cn NaOH (base fuerte). La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción es: CH COOH(aq) + NaOH(aq) NaCH COO(aq) + H O(l) Si se tienen 10 ml de CH COOH 0,1 M y se añaden 5 ml de NaOH 0,1 M, el númer de mmles de cada especie es: 10 ml CH COOH 0,1 M 0,1 mml CH COOH 1 ml CH COOH 0,1 M = 1 mml CH COOH 0,1 mml NaOH 5 ml NaOH 0,1 M 1 ml NaOH 0,1 M = 0,5 mml NaOH Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente 0,5 mmles de NaOH, esta sustancia es limitante y cnsume 0,5 mmles de CH COOH. Al final de la reacción quedan 0,5 mmles de CH COOH sin reaccinar y 0,5 mmles de NaCH COO frmads. Dicha mezcla cnstituye una dislución reguladra ácida. Esta situación se da hasta llegar al punt de equivalencia en el que sl existe NaCH COO en la dislución, sal que sufre hidrólisis básica. La respuesta crrecta es la e Elija el interval de ph efectiv de una dislución reguladra de HF NaF. a) 5,0 7,0 b) 2,2 4,2 c) 6,0 8,0 d) 9,8 11,8 e) Ningun de ests intervals. (Dat. Cnstante de disciación ácida del HF = 6,8 10 ) (O.Q.N. Barcelna 2001) El interval de ph de regulación es aquel en el que una dislución reguladra neutraliza eficazmente ls ácids y bases añadids manteniend cnstante el ph. A efects práctics este interval es de 2 unidades de ph. Una dislución reguladra frmada pr una mezcla equimlecular de HF y NaF tiene un ph: HF(aq) + H O(l) F (aq) + H O (aq) La expresión de la cnstante de acidez es:

28 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 24 K = F H O HF = H O F HF Tmand lgaritms y multiplicand pr 1 se btiene la ecuación de Hendersn Hasselbach que permite calcular el ph de una dislución reguladra: ph = pk + lg F HF ph = pk = 3,2 El interval de regulación de ph de la dislución dada es 3,2 1. La respuesta crrecta es la b.

29 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) Cuál de las siguientes mezclas es una dislución reguladra cn un ph menr de 7? a) 10 ml de ácid acétic 0,1 M + 10 ml de NaOH 0,1 M b) 10 ml de ácid acétic 0,1 M + 5,0 ml de NaOH 0,1 M c) 10 ml de 0,1 M + 5,0 ml de HCl 0,1 M d) 10 ml de 0,1 M + 10 ml de HCl 0,1 M e) Ninguna de estas mezclas. (Dats. ácid acétic = 1,7 10 y = 1,7 10 ) (O.Q.N. Barcelna 2001) a) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre CH COOH y NaOH es: CH COOH(aq) + NaOH(aq) NaCH COO(aq) + H O(l) El númer de mmles de cada especie es: 10 ml CH COOH 0,1 M 0,1 mml CH COOH 1 ml CH COOH 0,1 M = 1 mml CH COOH 0,1 mml NaOH 10 ml NaOH 0,1 M 1 ml NaOH 0,1 M = 1,0 mml NaOH Cm la reacción es ml a ml y existe igual númer de mles de ambas sustancias iniciales se trata de cantidades estequimétricas que reaccinan cmpletamente. Al final de la reacción sl quedan 1,0 mmles de NaCH COO frmads. Se trata de una sal que presenta hidrólisis básica. b) El númer de mmles de cada especie es: 10 ml CH COOH 0,1 M 0,1 mml CH COOH 1 ml CH COOH 0,1 M = 1 mml CH COOH 0,1 mml NaOH 5 ml NaOH 0,1 M 1 ml NaOH 0,1 M = 0,5 mml NaOH Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente 0,5 mmles de NaOH, esta sustancia es limitante y cnsume 0,5 mmles de CH COOH. Al final de la reacción quedan 0,5 mmles de CH COOH sin reaccinar y 0,5 mmles de NaCH COO frmads. Dicha mezcla cnstituye una dislución reguladra ácida. Una dislución reguladra frmada pr una mezcla equimlecular de CH COOH y NaCH COO tiene ph < 7: CH COOH(aq) + H O(l) CH COO (aq) + H O (aq) La expresión de la cnstante de acidez es: K = CH COO H O CH COOH = H O CH COO CH COOH Tmand lgaritms y multiplicand pr 1 se btiene la ecuación de Hendersn Hasselbach que permite calcular el ph de una dislución reguladra: ph = pk + lg CH COO CH COOH ph = pk = 4,77 c) La ecuación química ajustada crrespndiente a la reacción entre NH y HCl es:

30 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 26 HCl(aq) + NH (aq) NH Cl(aq) + H O(l) El númer de mmles de cada especie es: 0,1 mml HCl 5 ml HCl 0,1 M 1 ml HCl 0,1 M = 0,5 mml HCl 10 ml NH 0,1 M 0,1 mml NH 1 ml NH 0,1 M = 1,0 mml NH Cm la reacción es ml a ml y existen inicialmente 0,5 mmles de HCl, esta sustancia es limitante y cnsume 0,5 mmles de NH. Al final de la reacción quedan 0,5 mmles de NH 3 sin reaccinar y 0,5 mmles de NH Cl frmads. Dicha mezcla cnstituye una dislución reguladra básica. Una dislución reguladra frmada pr una mezcla equimlecular de NH y NH Cl tiene ph > 7: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + OH (aq) La expresión de la cnstante de basicidad es: K = NH OH NH OH NH NH Tmand lgaritms y multiplicand pr 1 se btiene la ecuación de Hendersn Hasselbach que permite calcular el ph de una dislución reguladra: poh pk + lg NH NH ph 14 pk lg NH NH ph 14 pk ph 14 4,77 9,23 d) El númer de mmles de cada especie es: 0,1 mml HCl 10 ml HCl 0,1 M 1 ml HCl 0,1 M = 1,0 mml HCl 10 ml NH 0,1 M 0,1 mml NH 1 ml NH 0,1 M = 1,0 mml NH Cm la reacción es ml a ml y existe igual númer de mles de ambas sustancias iniciales se trata de cantidades estequimétricas que reaccinan cmpletamente. Al final de la reacción sl quedan 1,0 mmles de NH Cl frmads. Se trata de una sal que presenta hidrólisis ácida. La respuesta crrecta es la b Señale cuál de las siguientes prpuestas es la crrecta: a) El catión Fe(II) es un ácid de Lewis más fuerte que el Fe(III). b) El catión es un ácid de Lewis más fuerte que el catión. c) Tant el cm el sn susceptibles de actuar cm bases de Lewis. d) Ni el ni el pueden actuar cm ácids. e) Ninguna de las anterires afirmacines es cierta. (O.Q.L. Castilla y León 2001) (O.Q.L. Castilla y León 2002)

31 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 27 a) Fals. Ls catines metálics se cmprtan cm ácids de Lewis ya que pseen huecs electrónics. Así pues, las cnfiguracines electrónicas de ls catines Fe y Fe sn, respectivamente, [Ar] 3d y [Ar] 3d teniend vacís ls rbitales 4s y 4p, pr tant, sn igual de fuertes cm ácids de Lewis. b) Fals. Ls catines metálics se cmprtan cm ácids de Lewis ya que pseen huecs electrónics. Así pues, las cnfiguracines electrónicas de ls catines Al y Li sn, respectivamente, [Ne] y [He] teniend vacís el rbital s y ls tres rbitales p, pr tant, sn igual de fuertes cm ácids de Lewis. c) Fals. Una base de Lewis es tda especie química que psee pares de electrnes slitaris que puede cmpartir cn un ácid. Cm se bserva en la estructuras de Lewis las especies prpuestas n sn bases de Lewis, ya que ni el br ni el alumini pseen pares de electrnes slitaris que puedan cmpartir, pr l que sn ácids de Lewis: d) Verdader. Un ácid de Lewis es tda especie química que psee huecs electrónics (rbitales atómics vacís) que pueden albergar un par de electrnes. Cm se bserva en la estructuras de Lewis las especies prpuestas n pueden cmprtarse cm ácids de Lewis ya que n pseen huecs electrónics: La respuesta crrecta es la d Cuál de las siguientes especies es anfótera? a) b) c) d) e) (O.Q.N. Ovied 2002) (O.Q.L. Asturias 2004) (O.Q.N. Sevilla 2010) Un anfóter es una sustancia que cmprtarse cm ácid y cm base dependiend del medi en el que se encuentre. La única de las especies prpuestas que puede cumplir esa cndición es el in bicarbnat, HCO : Cm ácid: HCO (aq) + OH (aq) CO (aq) + H O (aq) Cm base: HCO (aq) + H O (aq) H CO (aq) + H O(l) La respuesta crrecta es la c Un técnic de labratri desea preparar una dislución reguladra de ph = 5. Cuál de ls siguientes ácids será el más adecuad para ell? a) = 5,9 10 b) = 5,6 10 c) = 1,8 10 d) HOCl = 3,0 10 e) HCN = 4,9 10

32 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 28 (O.Q.N. Ovied 2002) Una dislución reguladra ácida está frmada pr una mezcla equimlecular de ácid, HA, y la base cnjugada A y tiene un ph: HA(aq) + H O(l) A (aq) + H O (aq) La expresión de la cnstante de acidez es: K = A H O HA = H O A HA Tmand lgaritms y multiplicand pr 1 se btiene la ecuación de Hendersn Hasselbach que permite calcular el ph de una dislución reguladra: ph = pk + lg A HA Al tratarse de una mezcla equimlecular se tiene que [A ] = [HA], pr tant, ph = pk. El ph de la dislución l prprcina el valr de pk del ácid de la dislución reguladra. Ácid H C O 5,9 10 1,23 H AsO 5,6 10 2,25 1,8 10 4,74 HOCl 3,0 10 7,52 HCN 4,9 10 9,31 El ácid cuy pk se aprxima más al valr de ph = 5 es pk 4,74. La respuesta crrecta es la c Cuál es el ácid cnjugad del (aq)? a) (aq) b) (aq) c) (aq) d) (aq) e) (aq) f) (aq) (O.Q.N. Ovied 2002) (O.Q.L. Asturias 2004) (O.Q.L. Asturias 2008) (O.Q.N. Ávila 2009) (O.Q.L. La Rija 2009) (O.Q.L. La Rija 2012) De acuerd cn la tería ácid base de Brönsted Lwry: Ácid es una especie capaz de ceder prtnes a una base Base es una especie capaz de aceptar prtnes de un ácid: (aq) + H O (aq) (aq) + H O(l) base 1 ácid 2 ácid 1 base 2 La respuesta crrecta es la b. (En la cuestión prpuesta en Ávila 2009 se cambia el apartad e pr el f) Se dispne de una dislución 0,5 M de cada una de las siguientes sales. Cuál de ellas tiene un ph más baj?

33 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 29 a) KCl b) c) NaI d) e) (O.Q.N. Ovied 2002) (O.Q.L. La Rija 2014) a) El clrur de ptasi, KCl, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: KCl(aq) Cl (aq) + K (aq) El in K, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte KOH pr l que n se hidrliza. El in Cl es la base cnjugada débil del ácid fuerte HCl pr l que n se hidrliza. El ph de la dislución es 7 ya que l prprcina el H O. b) El acetat de sdi, NaC H O, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaCH COO(aq) CH COO (aq) + Na (aq) El in Na, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte NaOH pr l que n se hidrliza. El in CH COO es la base cnjugada del ácid débil CH COOH y se hidrliza según la ecuación: CH COO (aq) + H O(l) CH COOH(aq) + OH (aq) Cm se bserva, se prducen ines OH pr l que el ph > 7. c) El ydur de sdi, NaI, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: NaI(aq) I (aq) + Na (aq) El in I es la base cnjugada débil del ácid fuerte HI pr l que n se hidrliza. El ph de la dislución es 7 ya que l prprcina el H O. d) El nitrat de ptasi, KNO, en dislución acusa se encuentra disciad según la ecuación: KNO (aq) NO (aq) + K (aq) El in K, es el ácid cnjugad débil de la base fuerte KOH pr l que n se hidrliza. El in NO es la base cnjugada débil del ácid fuerte HNO pr l que n se hidrliza. El ph de la dislución es 7 ya que l prprcina el H O. e) El clrur de amni, NH Cl, en dislución acusa se encuentra disciada según la ecuación: NH Cl(aq) Cl (aq) + NH (aq) El in NH, es el ácid cnjugad de la base débil NH y se hidrliza según la ecuación: NH (aq) + H O(l) NH (aq) + H O (aq) El in Cl es la base débil cnjugada del ácid fuerte HCl pr l que n se hidrliza.

34 Cuestines y Prblemas de las Olimpiadas de Química. Vlumen 3. (S. Menargues & F. Latre) 30 Cm se bserva, se prducen ines H O pr l que el ph < 7. La respuesta crrecta es la e. (En la Rija 2014 se cambian las sales NaI, KNO y NaC H O pr sales del mism tip NaBr, K SO y LiC H O, respectivamente) Si el valr de para el in es 1,0 10, cuál es el valr de para el in? a) = 1,0 10 b) = 1,0 10 c) = 1,0 10 d) = 1,0 10 e) = 1,0 10 (Dat. = 1,0 10 ) (O.Q.N. Ovied 2002) (O.Q.L. Asturias 2004) La relación entre la cnstante de fuerza de ácid y su base cnjugada viene dada pr la expresión: K = K K K = 1,0 10 = 1,0 10 1,0 10 La respuesta crrecta es la a Qué sucede en una dislución diluida de un ácid fuerte HX? a) Hay especies, y HX en cncentracines apreciables. b) Hay HX en mayr prprción que y. c) La cncentración de prtnes es muy superir a la de anines. d) La disciación es ttal. (O.Q.L. Castilla y León 2002) Un ácid mnprótic fuerte, HX, en dislución acusa se encuentra cmpletamente disciad según la ecuación: HX(aq) + H O(l) X (aq) + H O (aq) a b) Fals. Cm se encuentra cmpletamente disciad en ines, la cncentración de HX es prácticamente nula. c) Fals. Al tratarse de una dislución ácida diluida es precis tener en cuenta ls prtnes aprtads pr el H O. N bstante, las cncentracines de prtnes y anines sn similares. d) Verdader. Pr tratarse de un ácid mnprótic fuerte, HX, en dislución acusa se encuentra cmpletamente disciad. La respuesta crrecta es la d En la reacción en equilibri: HX(aq) + (aq) HY(aq) + (aq) cn >> 1 Qué se verifica? a) La acidez de la especie HY >> HX. b) La basicidad de la especie >>. c) La especie es mejr aceptra de un prtón que. d) La reacción está pc desplazada hacia la derecha. e) La basicidad de la especie >>.