PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 2000 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE

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1 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 000 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Opción A Junio, Opción B Reserva 1, Opción A Reserva 1, Opción B Reserva, Opción A Reserva, Opción A Reserva, Opción B Reserva 4, Opción A Reserva 4, Opción B Septiembre, Opción A

2 Complete los siguientes equilibrios ácido-base identificando, de forma razonada, los pares ácido- base conjugados: + a) + HO CO + HO + b) NH4 OH HO + + c) F + HO OH + QUÍMICA JUNIO EJERCICIO 4. OPCIÓN A Se trata de tres equilibrios formados por pares acido-base de Brönsted-Lowry. Un equilibrio esta constituido por dos pares en el que cada ácido tiene en el miembro opuesto su base conjugada, y viceversa. a) + HCO + H O CO + H O b) c) Ácido 1 Base Base 1 Ácido NH + OH NH + H O + 4 Ácido 1 Base Base 1 Ácido F + HO HF + OH Base 1 Ácido Ácido 1 Base Como se puede observar el agua es una sustancia anfótera, en unos casos actúa como ácido y en otros como base.

3 a) Calcule los gramos del ácido acético CHCOOH que se deben disolver en agua para obtener 500 ml de una disolución que tenga un ph = 7. b) Describa el material y el procedimiento a seguir para preparar la disolución anterior. 5 Datos: Ka = 1'8 10 ; Masas atómicas: H = 1; C = 1; O = 16 QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 6. OPCIÓN B a) CH COOH + H O CH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα CH COO H O c α c α K a = = 1'8 10 = c α CH (1 ) 1 COOH α α + 5 '7 = ph = log H O = log cα cα= 1' Resolviendo las dos ecuaciones planteadas, sale que c = 0, luego: g moles de soluto M = 0' = 60 6 g de CH COOH 1 L de disolución 0'5 b) En un matraz aforado de 500 ml ponemos 6 gramos de CH COOH y añadimos agua hasta el enrase.

4 La fenolftaleína es un indicador ácido-base que cambia de incoloro a rosa en el intervalo de ph 8 (incoloro) a ph 9 5 (rosa). a) Qué color presentará este indicador en una disolución acuosa de cloruro amónico, NH4Cl?. b) Qué color presentará este indicador en una disolución de NaOH 10 M?. Razone las respuestas. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO. OPCIÓN A a) Incoloro. Ya que el NH4Cl, estará disociado en sus iones NH + 4 ycl. El ión Cl no sufre hidrólisis, pero el ión NH + 4 si, según la reacción: NH 4 + H O NH + H O con lo cual el ph será ácido. b) Rosa. Ya que el NaOH es una base fuerte y estará disociada en sus iones, con lo cual dará un ph básico.

5 A 15 g de ácido acético (CHCOOH) se añade la cantidad suficiente de agua para obtener 500 ml de disolución. Calcule: a) El ph de la disolución que resulta. b) El grado de disociación del ácido acético. 5 Datos: Ka = 1'8 10 : Masas atómicas: H = 1; C = 1; O = 16 QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN B CH COOH + H O CH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα La concentración es: 15 c= 60 = 0'5 M 0'5 b) a) CH COO H O c α 0'5 α K a = = 1'8 10 = 0'5 α α= 6 10 CH (1 ) 1 COOH α α ph = log H O =log cα=log 0' = '5

6 + a) Escriba el equilibrio de hidrólisis del ión amonio (NH 4 ), identificando en el mismo las especies que actúan como ácido o como base de Brönsted. b) Razone cómo variará la concentración de ión amonio al añadir una disolución de NaOH. c) Razone cómo variará la concentración de ión amonio al añadir una disolución de HCl. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO. OPCIÓN A a) NH + H O NH + H O Ácido 1 Base Base 1 Ácido b) Disminuye, ya que el equilibrio se desplaza hacia la derecha. c) Aumenta, ya que el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.

7 a) Calcule los gramos de NaOH que se necesitan para preparar 50 ml de una disolución acuosa de ph = 1. b) Describa el material necesario y el procedimiento a seguir para preparar la disolución de NaOH. Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) Calculamos los moles necesarios para preparar 00 ml de HCl 0 M. 1 poh= 14 ph= 1 OH = 10 M 1000 ml disolución 0'1 40 g NaOH x = 1g NaOH 50 ml x b) Pesamos 1 g de NaOH y los introducimos en un matraz aforado de 50 ml y, a continuación añadimos agua hasta el enrase.

8 En 500 ml de una disolución acuosa 0 1 M de NaOH a) Cuál es la concentración de iones OH?. b) Cuál es la concentración de iones HO +?. c) Cuál es el ph?. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO. OPCIÓN B a) Como el NaOH es una base fuerte, estará totalmente disociada en sus iones, luego: OH = 0' b) Como HO OH = 10, tenemos que: 10 0' HO = = 10 c) = = = + 1 ph log H O log10 1

9 Se preparan disoluciones acuosas de las siguientes sales: 4 CaCl, NH Cl y Na CO. Indique razonadamente el carácter ácido, básico o neutro de las mismas. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) El CaCl es una sal que proviene de un ácido fuerte y de una base fuerte, por lo tanto, sus iones no se hidrolizan, con lo cual su disolución es neutra. b) El NH4Cl es una sal que proviene de un ácido fuerte y de una base débil, por lo tanto, el ión NH + 4, sufre la reacción de hidrólisis. NH H O NH + H O + con lo cual la disolución resultante será ácida. c) El Na CO es una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte, por lo tanto el ión CO, sufre la reacción de hidrólisis. CO + H O HCO + OH con lo cual la disolución resultante será básica.

10 A 5 ºC, la constante del equilibrio: + NH + HO NH4 + OH es 1' Se añaden 7 gramos de amoniaco a la cantidad de agua necesaria para obtener 500 ml de disolución. a) Calcule el ph de la disolución. b) Calcule el grado de disociación del amoniaco. Masas atómicas: H = 1; N = 14 QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 5. OPCIÓN B b) La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada parcialmente. NH + H O NH + OH + 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα 7 c = 17 = 0'8 M 0'5 NH OH c α c α 0'8 α K b = = = 1'8 10 = α= 4'67 10 NH c(1 α) (1 α) 1α a) Por definición: ph = 14 poh = 14 + log 0'8 4'67 10 = 11'59

11 a) Aplicando la teoría de Brónsted y Lowry, en disolución acuosa, razone si son ácidos o bases las especies HCO y NH. b) Indique cuáles son las bases conjugadas de los ácidos HO + y HNO. c) Indique cuáles son los ácidos conjugados de las bases Cl y HSO 4. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) Según la teoría de Brönsted y Lowry: Ácido: es toda especie química capaz de ceder protones Base: es toda especie química capaz de aceptar protones. El ión bicarbonato, por lo tanto sería ácido, ya que puede ceder un protón. Pero, también se puede comportar como base aceptando un protón. Esta posibilidad de doble comportamiento le convierte en anfótero. HCO + H O CO + H O + HCO + H O H CO + OH El amoniaco sería básico, ya que es capaz de aceptar un protón. NH + H O NH + OH + 4 b) Las bases conjugadas de los citados ácidos son las siguientes: En el primer caso es el H O, ya que: HO + HO HO + HO + + En el segundo caso es el NO, ya que: HNO + H O NO + HO c) Los ácidos conjugados de las especies citadas son los siguientes: En el primer caso es el HCl, ya que: HCl + H O Cl + HO + + En el primer caso es el H SO 4, ya que: HSO 4 + HO HSO4 + HO +

12 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 001 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio, Opción A Junio, Ejercicio 5, Opción B Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio, Opción B Reserva 4, Ejercicio 5, Opción A Reserva 4, Ejercicio, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción A Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

13 a) Cuál es el ph de 50 ml de una disolución de HCl 0 5 M? b) Si añadimos agua a los 50 ml de la disolución anterior hasta alcanzar un volumen de 500 ml, cuál será el nuevo ph? c) Describa el procedimiento a seguir y el material necesario para preparar la disolución más diluida. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO. OPCIÓN A a) El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado en sus iones, luego: ph = log H O = log 0'5 = 0' + ] b) Si se diluye la disolución, lo que se añade es agua, luego los moles de HCl no variarán, pero al hacerlo el volumen final, la nueva concentración será menor: + luego: ph = log H O = log 0'05 = 1' 0'05 0'5 M= = 0'05 0'5 c) Para preparar una disolución diluida a partir de otra más concentrada, basta con tomar el volumen adecuado de la primera con una probeta, y llevarlo hasta un matraz aforado, donde se enrasará con agua hasta completar el volumen final deseado de disolución. De este modo, al tener los mismos moles de soluto que había en la disolución original, pero en un volumen total mayor, la concentración final es menor.

14 Se disuelven 5 g de NaOH en agua suficiente para preparar 00 ml de disolución. Calcule: a) La molaridad de la disolución y el valor del ph. b) La molaridad de una disolución de HBr, de la que 0 ml de la misma son neutralizados con 5 ml de la disolución de la base. Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na =. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) 5 M = 40 = 0'416 0' ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log 0'416 = 1'6 ] b) Va M a = Vb M b 0'0 M a = 0'05 0'416 M a = 0'46

15 Calcule: a) El ph de una disolución 0 1 M de ácido acético, CHCOOH, cuyo grado de disociación es 1 %. b) La constante K a del ácido acético. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) CH COOH + H O CH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα ph = log H O =log cα=log 0'1 0'01 = '87 + b) CH COO H O c α 0'1 (0'01) K a = = = = 1'79 10 CH (1 ) 1 0'01 COOH α + 5

16 a) Cuál es la concentración en HNO de una disolución cuyo ph es 1?. b) Describa el procedimiento e indique el material necesario para preparar 100 ml de disolución de HNO 10 M a partir de la anterior. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Como el ácido nítrico es un ácido fuerte, estará totalmente disociado, luego: 1 [ ] HNO = 10 = 0'1 M b) 0'1 V = = = = 0'1 M 10 V 10 L 10 ml Tomaríamos 10 ml de la disolución inicial, los introduciríamos en un matraz aforado de 100 ml y enrasaríamos con agua.

17 Se disuelven g de ácido metanoico, HCOOH, en agua hasta obtener 10 litros de disolución. La concentración de iones HO + es 0 00 M. Calcule: a) El ph de la disolución y el grado de disociación. b) La constante K a del ácido. Masas atómicas: H = 1; C = 1; O = 16. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) HCOOH + H O HCOO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα ph = log H O = log 0'00 = '5 + c= 46 = 0'05 10 ph = '5 = log H O =log cα=log 0'05 α α= 0'06 + b) HCOO H O c α 0'05 (0'06) K a = = = = 1'91 10 HCOOH (1 α) 1 0' [ ]

18 Explique cuál o cuáles de las siguientes especies químicas, al disolverse en agua, formará disoluciones con ph menor que siete. a) HF. b) NaCO. c) NH4Cl. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO. OPCIÓN B a) El HF es un ácido y, por lo tanto, su disolución acuosa dará un ph menor que 7. b) El Na CO es una sal que en agua estará disociada en iones Na + CO sufrirán hidrólisis con lo cual: e iones CO. Los iones Por lo tanto, su ph será mayor que 7. CO + H O HCO + OH c) El NH4Cl es una sal que en agua estará disociada en iones NH + 4 e iones Cl. Los iones NH + 4 sufrirán hidrólisis con lo cual: NH + H O NH + H O Por lo tanto, su ph será menor que

19 Calcule: a) El ph de una disolución 0 0 M de ácido perclórico, 4 HClO, y el de una disolución 0 05 M de NaOH. b) El ph de la disolución que resulta al mezclar 50 ml de cada una de las disoluciones anteriores (suponga que los volúmenes son aditivos). QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) ph = log H O = log 0'0 = 1'5 + ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log 0'05 = 1'7 b) moles de NaOH que quedan = 0'05 0'05 0'05 0'0 = OH = = 0'01 M 0'1 ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log 0'01 = 1

20 Complete las ecuaciones siguientes e indique los pares ácido-base conjugados, según la teoría de Brönsted-Lowry: + a) CN + HO b) NH4 NO + OH + c) + H O QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO. OPCIÓN B + a) + + CN H O HCN H O + b) NH OH NH H O c) NO + H O HNO + OH

21 La constante K b del NH, es igual a 1' a 5º C. Calcule: a) La concentración de las especies iónicas en una disolución 0 M de amoniaco. b) El ph de la disolución y el grado de disociación del amoniaco. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN A La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada parcialmente. NH + H O NH + OH + 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα Por definición: NH OH c α c α 0' α K b = = = 1'8 10 = α= 9'48 10 NH c(1 α) (1 α) 1α ph = 14 poh = 14 log 0' 9'48 10 = 11'7 Las concentraciones de los iones serán: NH = OH = cα= 0' 9'48 10 = 1' [ NH] = c(1 α ) = 0' 0'9905 = 0'198 M

22 Razone la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: 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) No existen disoluciones diluidas de un ácido fuerte. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falsa. Cuánto más débil sea el ácido, estará menos disociado y su ph será mayor. b) Cierta. c) Falsa.

23 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 00 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 5, Opción A Junio, Ejercicio 4, Opción B Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio, Opción A Reserva, Ejercicio 5, Opción B Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 4, Opción A

24 Sabiendo que la constante de ionización del ácido acético (K a ) tiene un valor de calcule: a) El grado de disociación. b) El ph de una disolución 0 01 M. de ácido acético (CHCOOH). QUÍMICA. 00. JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN A 1'8 10 5, a) CH COOH + H O CH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα + CH COO H O c α 5 0'01 α K a = = 1'8 10 = 0'01 α α = 0'04 CH (1 ) 1 COOH α α b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0'01 0'04 = '7 +

25 Razone, mediante un ejemplo, si al disolver una sal en agua: a) Se puede obtener una disolución de ph básico. b) Se puede obtener una disolución de ph ácido. c) Se puede obtener una disolución de ph neutro. QUÍMICA. 00. JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Cualquier sal proveniente de ácido fuerte y base débil, por ejemplo, cloruro amónico. En una disolución de esta sal sólo se hidrolizarán los cationes que, como provienen de una base débil, constituirán ácidos conjugados relativamente fuertes, produciendo en su hidrólisis hidrogénoiones y haciendo que la disolución tenga carácter ácido. NH Cl + H O NH + Cl NH + H O NH + H O b) Cualquier sal proveniente de ácido débil y base fuerte, por ejemplo, cianuro potásico. En una disolución de esta sal sólo se hidrolizarán los aniones que, como provienen de una ácido débil, constituirán bases conjugadas relativamente fuertes, produciendo en su hidrólisis hidroxilos y haciendo que la disolución tenga carácter básico. KCN + H O K + CN + CN + H O HCN + OH c) Cualquier sal proveniente de ácido fuerte y base fuerte, por ejemplo, cloruro potásico. Ninguno de sus iones se hidroliza y no variará la concentración de hidrogénoiones ni la de hidroxilos. Ambas 7 serán 10 y la disolución será neutra.

26 En una disolución acuosa de HNO 0 M, calcule: a) El grado de disociación del ácido. b) El ph de la disolución. 4 Dato: Ka = 4'5 10. QUÍMICA. 00. RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) HNO + H O NO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα + NO H O c α c α 4 0' α K a = = = 4'5 10 = α = 0'047 HNO c(1 α) (1 α) 1α b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0' 0'047 = '0 +

27 En 500 ml de una disolución acuosa 0 1 M de NaOH. a) Cuál es la concentración deoh. b) Cuál es la concentración de H O +. c) Cuál es su ph. QUÍMICA. 00. RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Como es una base fuerte, se encuentra completamente disociada y OH = 0'1 M. + b) A partir del producto iónico del agua: K w = H O OH Despejando queda: K 10 HO = 10 OH = 10 = 14 + w 1 1 M c) Según su definición: + 1 ph = log H O = log10 = 1

28 Dadas las siguientes especies químicas: HO +, OH, HCl, HCO, NH y HNO, justifique, según la teoría de Brönsted-Lowry: a) Cuáles pueden actuar sólo como ácidos. b) Cuáles pueden actuar sólo como bases. c) Cuáles pueden actuar como ácidos y como bases. QUÍMICA. 00. RESERVA. EJERCICIO. OPCIÓN A a) Como ácido: HO +, HCl y HNO b) Como base: OH y NH c) Anfótero: HCO

29 Calcule: a) El ph de una disolución 0 0 M de ácido nítrico y el de una disolución 0 05 M de NaOH. b) El ph de la disolución que resulta al mezclar 75 ml de la disolución del ácido con 5 ml de la disolución de la base. Suponga los volúmenes aditivos. QUÍMICA. 00. RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) Tanto uno como el otro (ácido y base) son fuertes, se encuentran completamente disociados y por tanto: + Para el ácido nítrico: ph = log H O = log 0'0 = 1'69 Para el hidróxido sódico: ph = 14 + log OH = 14 + log 0'05 = 1'69 b) Antes se ha de calcular el exceso de uno o de otro en la reacción de neutralización; HNO + NaOH NaNO + H O Moles de Moles de HNO = 0'075 0'0 = 1'5 10 NaOH = 0'05 0'05 = 1'5 10 Moles de HNO en exceso = 1'5 10 1'5 10 = ' Como el volumen total es 0,075 L + 0,05 L = 0,100 L, la concentración final de ácido será: '5 10 0'1 4 + HO = = '510 + ph = log H O =log '5 10 = '60

30 En dos disoluciones de la misma concentración de dos ácidos débiles monopróticos HA y HB, se comprueba que [A ] es mayor que la de[b ]. Justifique la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes: a) El ácido HA es más fuerte que HB. b) El valor de la constante de disociación del ácido HA es menor que el valor de la constante de disociación de HB. c) El ph de la disolución del ácido HA es mayor que el ph de la disolución del ácido HB. QUÍMICA. 00. RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Verdadero. Si la [A ] es mayor que la de [B ], es porque el ácido HA se encuentra más disociado y, al tener la misma concentración, la razón es que HA será más fuerte. b) Falso. Si HA se encuentra más disociado es porque el valor de su constante de acidez es mayor. c) Falso. Si la [A ] es mayor que la de [B ], también lo será la de hidrogeniones porque habrá la misma concentración que de los respectivos aniones, razón por la cual, la acidez de la disolución de HA es mayor y, por tanto, su ph será menor.

31 a) El ph de una disolución de un ácido monoprótico (HA) de concentración 5 10 M es. Se trata de un ácido fuerte o débil? Razone la respuesta. b) Explique si el ph de una disolución acuosa de NH4Cl es mayor, menor o igual a siete. QUÍMICA. 00. SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) Si el ph = ' H O = 10 = que es la misma concentración del ácido, lo que quiere decir que se encuentra completamente disociado y que, por tanto, se trata de un ácido fuerte. b) Cuando el cloruro amónico se disuelve, se disocia según: NH Cl + H O NH + Cl el ión cloruro proviene del ácido clorhídrico que es un ácido fuerte, el cloruro es su base conjugada débil y no se hidroliza. Sin embargo, el amonio es el ácido conjugado de una base débil, el amoníaco. El amonio sí se hidroliza según: NH + H O NH + H O En la disolución se generan hidrógeniones, y tendrá, por tanto, carácter ácido y ph menor que 7.

32 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 00 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 5, Opción A Junio, Ejercicio 4, Opción B Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 4, Opción A Reserva, Ejercicio, Opción A Reserva, Ejercicio 5, Opción B Reserva 4, Ejercicio 6, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción A Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

33 Una disolución de HNO 15 M tiene una densidad de 1 40 g/ml. Calcule: a) La concentración de dicha disolución en tanto por ciento en masa de HNO. b) El volumen de la misma que debe tomarse para preparar 10 L de disolución de HNO 0 05 M. Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1. QUÍMICA. 00. JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) 100 g x 1400 g de disolución 15 6 g de HNO x = 67'5 % b) Sabiendo que el número de moles que habrá en la disolución que se quiere preparar es el número de moles de soluto que se necesitan tomar de la disolución original: 10 0'05 V = = 0'0 L 15

34 a) Qué significado tienen los términos fuerte y débil referidos a un ácido o a una base? b) Si se añade agua a una disolución de ph = 4 qué le ocurre a la concentración de HO +? QUÍMICA. 00. JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Según Brönsted-Lowry, ácido fuerte es aquella especie con elevada tendencia a ceder protones al disolvente de una disolución (débil será justamente lo contrario) y base fuerte aquella que tenga elevada tendencia a captar protones de dicho disolvente (base débil será lo contrario). b) Se diluye y disminuye la concentración de hidrogenoiones. Se hará menor que hará mayor que y su ph se

35 Se preparan 100 ml de disolución acuosa de HNO que contienen 0 47 g de este ácido. Calcule: a) El grado de disociación del ácido nitroso. b) El ph de la disolución. 4 Datos: K(HNO) a = 5'010. Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1. QUÍMICA. 00. RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) HNO + H O NO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα 0'47 c= 47 = 0'1M 0'1 + NO H O c α c α 4 0'1 α K a = = = 5 10 = α= 0'068 HNO c(1 α) (1 α) 1α b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0'1 0'068 = '17 +

36 Considere cuatro disoluciones A, B, C y D caracterizadas por: A: ph = 4 ; B: [OH ] = 10 ; C: [HO ] = 10 ; D: ph =9. a) Ordénelas de menor a mayor acidez. b) Indique cuáles son ácidas, básicas o neutras. QUÍMICA. 00. RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Se calcula la concentración de hidrogenoiones en cada una y se ordenan de forma creciente según las mismas o se calcula el ph de cada una de ellas y se ordenan en orden decreciente del mismo. A: ph = 4 [H O ] = B: [OH ] = 10 H O = 0 ph = C: [H O ] = 10 ph = 7 D: ph = 9 [H O ] = Por tanto, el carácter ácido aumenta: D < C < A < B b) Ácidas: A y B; Básicas: D; Neutras: C.

37 Dadas las especies en disolución acuosa: NH + 4 ; CHCOOH, HCO y OH a) Justifique el comportamiento como ácido y/o base de cada una de ellas, según la teoría de Brönsted-Lowry. b) Indique cuál es el par conjugado en cada caso. QUÍMICA. 00. RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN A Carácter ácido: NH + H O NH + H O (base conjugada: amoníaco) CH COOH + H O CH COO + H O (base conjugada: ión acetato) + Anfótero: HCO + H O CO + H O (base conjugada: ión carbonato) + HCO + H O H CO + OH (ácido conjugado: ácido carbónico) Carácter básico: OH + HO HO+ OH (ácido conjugado: agua)

38 Justifique si las siguientes afirmaciones son correctas: a) El ión HSO 4 puede actuar como ácido según la teoría de Arrhenius. b) El ión CO es una base según la teoría de Brönsted y Lowry. QUÍMICA. 00. RESERVA. EJERCICIO. OPCIÓN A a) Sí, porque posee H+ en su molécula para poder cederlos. HSO SO + H b) Sí, porque puede aceptar hidrogenoiones en disolución acuosa. CO + H O HCO + OH

39 Se dispone de 80 ml de una disolución acuosa de NaOH 0 8 M. Calcule: a) El volumen de agua que hay que añadir para que la concentración de la nueva disolución sea 0 5 M. Suponga que los volúmenes son aditivos. b) El ph de la disolución 0 5 M. QUÍMICA. 00. RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) 0'08 0'8 0'5= V = 0'048 L (0'08 + V) b) Por definición: ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log(0'5) = 1'7

40 En una disolución acuosa 0 01 M de ácido cloroacético (ClCH COOH), éste se encuentra disociado en un 1 %. Calcule: a) La constante de disociación del ácido. b) El ph de esa disolución. QUÍMICA. 00. RESERVA 4. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) ClCH COOH + H O ClCH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα c α c α 0'01 0'1 K a = = = = 1'9 10 c(1 α) (1 α) 10'1 b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0'01 0'1 = '5 +

41 De acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry, indique cuáles de las siguientes especies: HSO 4, HNO, S, NH, HO y HO +. a) Actúan sólo como ácido. b) Actúan sólo como base. c) Actúan como ácido y base. QUÍMICA. 00. RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Sólo como ácido: HNO + H O NO + H O + HO + HO HO+ HO + + b) Sólo como base: NH + H O NH + OH + 4 S + H O HS + OH c) Como ácido y como base: HSO + H O SO + H O ( como ácido) HSO + H O H SO + OH (como base) 4 4 HO+ HO OH + HO +

42 En 50 ml de una disolución acuosa de HCl 0 05 M se disuelven 1 5 g de NaCl. Suponiendo que no se altera el volumen de la disolución, calcule: a) La concentración de cada uno de los iones. b) El ph de la disolución. Masas atómicas: Na = ; Cl = 5 5. QUÍMICA. 00. SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) Ambas especies NaCl (sal) y HCl (ácido fuerte) se encontrarán completamente disociados. Los hidrogenoiones serán los provenientes del ácido clorhídrico: + HO = 0'05M Los iones Na + presentes serán los que provienen del cloruro sódico: 1'5 + Na 58'5 = = 0'51 M 0'05 Los iones Cl presentes en total serán los que provienen del cloruro sódico más los del ácido clorhídrico: + + Cl = HO + Na = 0'05+ 0'51= 0'56 M b) La disolución de NaCl en el ácido no va a influir para nada en la concentración de hidrógenoiones, por lo que el ph seguirá siendo: ph = log H O = log 0'05 = 1' +

43 De los ácidos débiles HNO y HCN, el primero es más fuerte que el segundo. a) Escriba sus reacciones de disociación en agua, especificando cuáles son sus bases conjugadas. b) Indique, razonadamente, cuál de las dos bases conjugadas es la más fuerte. QUÍMICA. 00. SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Cuando se disuelvan en agua se disociarán parcialmente según: HNO + H O NO + H O + El ión nitrito es la base conjugada del ácido nitroso. HCN + H O CN + H O + El ión cianuro es la base conjugada del ácido cianhídrico b) Las constantes de equilibrio de un par conjugado está relacionadas a través del producto iónico del agua de la forma: K w = K a K b de manera que cuánto más débil sea un ácido, más fuerte será su base conjugada. La base conjugada más fuerte será, por tanto, el ión cianuro. Concretamente:

44 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 004 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio, Opción A Junio, Ejercicio 5, Opción B Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 6, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción A Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

45 + De las siguientes especies químicas: HO;HCO ;CO ;HO;NH;NH + 4, explique según la teoría de Brönsted-Lowry: a) Cuáles pueden actuar sólo como ácido. b) Cuáles sólo como base. c) Cuáles como ácido y como base. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO. OPCIÓN A + a) Como ácidos: HO;NH + 4. H O + H O H O + H O + + b) Como bases: CO ; NH NH + H O NH + H O CO + H O HCO + OH NH + H O NH + OH + 4 c) Como ácido y como base, anfótero: HCO ;HO H O + H O H O + OH + HCO + H O CO + H O + HCO + H O H CO + OH

46 Se disuelven 0 86 g de Ba(OH) en la cantidad de agua necesaria para obtener 0 1 L de disolución. Calcule: Ba + a) Las concentraciones de las especies OH y b) El ph de la disolución. Masas atómicas: Ba = 17; O = 16; H = 1. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN B en la disolución. El hidróxido de bario se ioniza según la reacción: + Ba(OH) Ba + OH 0'86 La molaridad de la disolución será: M= 171 = 0'05 M 0'1 a) Al tratarse de una base fuerte estará totalmente disociada en sus iones, con lo cual: + = Ba 0'05 M OH = 0'05 = 0'1 M l b) ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log(0'1) = 1.

47 Un ácido monoprótico, HA, en disolución acuosa de concentración 0 0 M, se encuentra ionizado en un 5 %. Calcule: a) El ph de la disolución. b) La constante de ionización del ácido. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) Por definición: HA + H O A + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα ph = log H O =log cα=log 0'0 0'05 = '8 + b) A H O c α c α 0'0 0'05 K a = = = = = 7'89 10 HA c(1 α) (1 α) 0' [ ]

48 Calcule los datos necesarios para completar la tabla siguiente e indique, en cada caso, si la disolución es ácida o básica. ph a 1 + HO (M) OH (M) 4 b 10 5 c 10 QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) ph = 1 H O = 10 OH = Disolución ácida b) HO 10 ph log10 '69 OH = = = = = 4. Disolución ácida. c) OH = 10 H O = = 5 10 ph = log5 10 = 9' Disolución básica.

49 a) Explique el procedimiento a seguir, indicando el material de laboratorio necesario, para preparar 50 ml de una disolución acuosa 0 M de NaOH (masa molecular = 40). b) Cuál es la concentración de OH? c) Cuál es su ph? QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) gramos moles de soluto M = = 0'= 40 gramos 1 l disolución 0'5 En un matraz aforado de 50 ml pondríamos gramos de NaOH y, a continuación, añadiríamos agua hasta el enrase. b) OH = 0' M, ya que se trata de una base fuerte que se encuentra completamente ionizada. c) ph = 14 poh = 14 + log(0') = 1'.

50 a) Calcule los gramos de NaOH necesarios para preparar 50 ml de una disolución cuyo ph sea 1. b) Qué volumen de una disolución de ácido clorhídrico 0 M será necesario para neutralizar 50 ml de la disolución de NaOH anterior? Masas atómicas: Na = ; O = 16; H = 1. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) El hidróxido de sodio se ioniza según la reacción: + NaOH Na + OH + = = = = = ph poh 14 poh 14 ph 14 1 OH 10 M g = 40 0'5 10 M 0'1 g de NaOH a) Al tratarse de una base fuerte estará totalmente disociada en sus iones, con lo cual: + Ba = 0'05 M OH = 0'05 = 0'1 M l b) Como la molaridad y la normalidad coinciden en este caso, tenemos: Va Na Vb Nb Va 0' 0'05 10 '5 10 L '5 ml = = =.

51 Complete los siguientes equilibrios ácido-base identificando, de forma razonada, los pares conjugados: + a)... + H O CO + H O + b) 4 NH + OH H O +... c) F + HO OH +... QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) b) c) HCO + H O CO + H O + ácido base base ácido 1 1 NH + OH H O + NH + 4 ácido base ácido base 1 1 F + H O OH + HF base ácido base ácido 1 1

52 Se añaden 7 g de amoníaco a la cantidad de agua necesaria para obtener 500 ml de disolución. a) Calcule el ph de la disolución. b) Calcule el grado de disociación del amoníaco. 5 Datos: K b(nh ) = 1'8 10.Masas atómicas : N = 14;H = 1. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 6. OPCIÓN A b) 7 c = 17 = 0'8 0'5 NH + H O NH + OH + 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα NH OH c α c α 1'8 10 1'8 10 = = = c α = 0'8α α = = 4'68 10 NH c(1 α) (1 α) 0' a) Por definición: ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log(0'8 4'68 10 ) = 11'58

53 Justifique el carácter ácido, básico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes sales: a) KCl. b) NH4Cl. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El cloruro potásico proviene del ácido clorhídrico (ácido fuerte) y del hidróxido potásico (base fuerte). Ninguno de sus iones se hidroliza y, por tanto, no se generan iones hidronios ni iones hidroxilo por lo que la disolución será neutra y presentará un ph = 7. b) Cuando el cloruro amónico se disuelve se disocia en iones cloruro y amonio. El cloruro, que es la base débil conjugada del ácido clorhídrico no se hidroliza. Pero el amonio, ácido débil conjugado del amoníaco, si reaccionará con el agua dando lugar a iones hidronio según: NH + H O NH + H O La disolución pues, será ácida y su ph será menor que 7.

54 El ph de una disolución de ácido acético (CHCOOH) es 9. Calcule: a) La molaridad de la disolución. b) El grado de disociación del ácido acético en dicha disolución. 5 Datos: K a(chcooh) = 1'8 10. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) Por definición: CH COOH + H O CH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα ph = '9 = log H O cα = 1' CH 5 5 COO H O c α c α 1'8 10 1'8 10 = = = c α = 1'5 10 α α = = 0'0144 CH c(1 ) (1 ) 1'5 10 COOH α α 1'5 10 cα= 1'5 10 c = = 0'087 M 0'0144

55 a) El ph de una disolución de un ácido monoprótico (HA) de concentración 510 M es. Se trata de un ácido fuerte o débil? Razone su respuesta. b) Razone si el ph de una disolución acuosa de CHCOONa es mayor, menor o igual a 7. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B + ' a) Si el ph = ' H O = 10 = 5 10 M, que indica que se encuentra completamente disociado por lo que se trata de un ácido fuerte. b) Cuando disolvemos una sal, los iones que se producen, se pueden hidrolizar generando OH o HO + que pueden aumentar o disminuir el ph del disolvente. En el caso del acetato sódico, el ión sodio, al provenir de una base fuerte (hidróxido sódico) constituye un ácido conjugado extremadamente débil que no se hidroliza. Pero sí lo hará el acetato, que es la base conjugada del ácido acético, un ácido débil: CH COO + H O CH COOH + OH Esta reacción hace que se generen OH su ph mayor que 7. y que la disolución tenga, por tanto, carácter básico, siendo

56 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 005 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio, Opción A Junio, Ejercicio 5, Opción B Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción A Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

57 Calcule el ph de las siguientes disoluciones acuosas: a) 100 ml de HCl 0 M b) 100 ml de Ca(OH) 0 5 M. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO. OPCIÓN A + a) Como es un ácido fuerte, se encuentra completamente disociado y HO = 0'M. ph = log H O = log 0' = 0'69 + b) Como es una base fuerte, se encuentra completamente disociada y OH = 0'5 = 0'5 M. ph = 14 poh = 14 + log 0'5 = 1'7

58 Una disolución acuosa de amoniaco 0 1 M tiene un ph de Calcule: a) La constante de disociación del amoniaco. b) El grado de disociación del amoniaco. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN B NH + H O NH + OH + 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα poh = 14 ph = 14 11'11 = '89 log cα= '89 cα= 1'8 10 α= 0'019 c α c α 0'1 0'019 K b = = = = 1'68 10 c(1 α) (1 α) 10'019 5

59 Al disolver 0 g de HCOOH en 50 ml de agua se obtiene una disolución de ph igual a. Calcule: a) La constante de disociación de dicho ácido. b) El grado de disociación del mismo. Masas atómicas: C = 1; O = 16; H = 1. QUIMICA RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A b) HCOOH + H O HCOO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα 0' c= 46 = 0'1M 0'05 ph = log H O =log cα=log 0'1 α= ' α= 0'05 + a) HCOO H O c α 0'1 (0'05) K a = = = = '6 10 HCOOH (1 α) 1 0' [ ]

60 Se mezclan 50 ml de una disolución 0 5 M de NaOH con 150 ml de otra disolución 0 5 molar de la misma base. Calcule: a) La concentración, en gramos por litro, de la disolución resultante. b) El ph de la disolución final. Masas atómicas: Na = ; O =16; H = 1. QUIMICA RESERVA EJERCICIO 6 OPCIÓN A a) 0'5 0'5+ 0'5 0'15 c = = 0'475 M = 1'75 g / L 0'4 b) El hidróxido de sodio se ioniza según la reacción: + NaOH Na + OH ph = 14 poh = 14 + log 0'475 = 1'54

61 a) Explique por qué el CH COONa genera ph básico en disolución acuosa. b) Indique cuál es el ácido conjugado de las siguientes especies, cuando actúan como base en medio acuoso: NH, H O, OH. QUIMICA RESERVA EJERCICIO 4 OPCIÓN B a) Cuando disolvemos una sal, los iones que se producen, se pueden hidrolizar generando OH o HO + que pueden aumentar o disminuir el ph del disolvente. En el caso del acetato sódico, el ión sodio, al provenir de una base fuerte (hidróxido sódico) constituye un ácido conjugado extremadamente débil que no se hidroliza. Pero sí lo hará el acetato, que es la base conjugada del ácido acético, un ácido débil: CH COO + H O CH COOH + OH Esta reacción hace que se generen OH su ph mayor que 7. y que la disolución tenga, por tanto, carácter básico, siendo b) NH + H O NH + OH + 4 ácido HO + HO HO + O ácido + OH + H O H O + OH ácido

62 El ácido benzoico (C 6H 5COOH) es un buen conservante de alimentos ya que inhibe el desarrollo microbiano, siempre y cuando el medio posea un ph inferior a 5. Calcule: a) Si una disolución acuosa de ácido benzoico de concentración 6 1 g/l es adecuada como conservante. b) El grado de disociación del ácido en disolución. 5 Datos: K a(c6h5cooh) = 6'5 10. Masas atómicas: C = 1; O = 16; H = 1. QUIMICA RESERVA EJERCICIO 6 OPCIÓN A b) CHCOOH + HO CHCOO + HO inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα 6'1 c= = 0'05 M 1 c α c α 0'05 α c(1 α) (1 α) (1 α) 5 K a = 6'5 10 = = = α 0'06 b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0'05 0'06 = '74 + Luego, es adecuada como conservante.

63 Complete los siguientes equilibrios ácido-base e identifique los pares conjugados, según la teoría de Brönsted-Lowry: + a) CO + H O + b) NH 4 c) NO + H O + H O QUIMICA RESERVA EJERCICIO 4 OPCIÓN B a) b) c) CO + H O HCO + H O + base ácido ácido base 1 1 NH + H O H O + NH ácido base ácido base 1 1 NO + H O OH + HNO base ácido base ácido 1 1

64 a) Escriba el equilibrio de ionización y la expresión de K b para una disolución acuosa de NH. b) Justifique cualitativamente el carácter ácido, básico o neutro que tendrá una disolución 10 acuosa de KCN, siendo K a(hcn) = 6' 10. c) Indique todas las especies químicas presentes en una disolución acuosa de HCl. QUIMICA RESERVA 4 EJERCICIO 4 OPCIÓN B a) La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada parcialmente. NH + H O NH + OH + 4 K b + NH 4 OH = NH b) El KCN es una sal que en agua estará disociada en iones K + e iones CN. Los iones CN sufrirán hidrólisis con lo cual: CN + H O HCN + OH Por lo tanto, su ph será mayor que 7, es decir, básico. c) HCl + H O Cl + H O +

65 Una disolución acuosa 0 1 M de un ácido HA, posee una concentración de protones de 0 0 mol/l. Calcule: a) El valor de la constante K a del ácido y el ph de esa disolución. b) La concentración del ácido en la disolución para que el ph sea 0. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) HA + H O A + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα HO = cα 0'0= 0'1α α= 0' + A H O c α c α 0'1 0' K a = = = = = 1'8 10 HA c(1 α) (1 α) 0'7 + [ ] ph = log H O = log 0'0 = 1'5 + b) ph =log H O =log c α cα= 10 + c α 10 α K a = = 1'8 10 = α= 0'5614 (1 α) 1α 10 cα= 10 c = = 0'0178 M 0'5614

66 Razone y, en su caso, ponga un ejemplo si al disolver una sal en agua se puede obtener: a) Una disolución de ph básico. b) Una disolución de ph ácido. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El Na CO es una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte, por lo tanto el ión CO, sufre la reacción de hidrólisis. CO + H O HCO + OH con lo cual la disolución resultante será básica. b) El NH4Cl es una sal que proviene de un ácido fuerte y de una base débil, por lo tanto, el ión NH + 4, sufre la reacción de hidrólisis. + + NH4 + H O NH + H O con lo cual la disolución resultante será ácida.

67 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 006 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 4, Opción A Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 5, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio, Opción A Septiembre, Ejercicio 5, Opción B

68 Utilizando la teoría de Brönsted-Lowry, justifique el carácter ácido, básico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies: a) CO. b) Cl. c) 4 NH +. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) La disolución acuosa de CO tiene carácter básico. CO + H O HCO + OH b) La disolución acuosa de Cl tiene carácter básico. Cl + H O HCl + OH c) La disolución acuosa de NH + 4 tiene carácter ácido. NH + H O NH + H O

69 A 5 ºC, una disolución de amoniaco contiene 0 17 g de este compuesto por litro y está ionizado en un 4 4 %. Calcule: a) La constante de ionización del amoniaco a la temperatura mencionada. b) El ph de la disolución. Masas atómicas: N = 14; H = 1. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) NH + H O NH + OH + 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα 0'17 c= 17 = 0'01M 1 a) Por definición: NH OH c α c α 0'01 0'044 K b = = = = = 1'87 10 NH c(1 α) (1 α) 10' ph = 14 poh = 14 + log 0'01 0'044 = 10'6

70 a) Cuál es la concentración de HO + en 00 ml de una disolución acuosa 0 1 M de HCl? b) Cuál es el ph? c) Cuál será el ph de la disolución que resulta al diluir con agua la anterior hasta un litro? QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte y se encuentra totalmente disociado en sus iones, luego: b) HO = 0'1 + ph = log H O = log 0'1 = 1 + c) La molaridad de la disolución resultante es: 0'1 0' M = = 0'0, luego: 1 ph = log H O = log 0'0 = 1'69 +

71 En una disolución de un ácido monoprótico, HA, de concentración 0 1 M, el ácido se encuentra disociado en un 1 %. Calcule: a) El ph de la disolución. b) El valor de la constante K a del ácido. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) Por definición: HA + H O A + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα ph = log H O =log cα=log 0'1 0'01 = '88 + b) A H O c α c α 0'1 0'01 K a = = = = = 1'71 10 HA c(1 α) (1 α) 0' [ ]

72 Complete las siguientes reacciones e indique, según la teoría de Brönsted-Lowry, las especies que actúan como ácido o como base, así como sus correspondientes pares conjugados: a) HCl + H O NH b) + H O + c) NH 4 + H O QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) b) c) HCl + H O Cl + H O + ácido base base ácido 1 1 NH + H O NH + OH + 4 base ácido ácido base 1 1 NH + H O NH + H O ácido base base ácido 1 1

73 a) Calcule el volumen de agua que hay que añadir a 100 ml de una disolución 0 5 M de NaOH para que sea 0 M. b) Si a 50 ml de una disolución 0 M de NaOH añadimos 50 ml de otra de HCl 0 1 M, qué ph tendrá la disolución resultante? Suponga que los volúmenes son aditivos. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) 0'5 0'1 M = 0' = V = 0'166 L V Luego el volumen de agua que tenemos que añadir será: V = 0'166 0'1 = 0'066 L = 66 ml b) Antes se ha de calcular el exceso de uno o de otro en la reacción de neutralización; Moles de HCl = 0'1 0'05 = 0'005 Moles de NaOH = 0' 0'05 = 0'015 Moles de NaOH en exceso = 0'015 0'005 = 0'01 HNO + NaOH NaNO + H O Como el volumen total es 0,05 L + 0,05 L = 0,1 L, la concentración final de base será: 0'01 OH = = 0'1 0'1 ph = 14 poh = 14 + log OH = 1

74 Justifique, mediante la formulación de las ecuaciones correspondientes, el carácter ácido, básico o neutro que presentarían las disoluciones acuosas de las siguientes sustancias: a) Cloruro de sodio. b) Cloruro de amonio. c) Acetato de sodio. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El cloruro de sodio proviene del ácido clorhídrico (ácido fuerte) y del hidróxido de sodio (base fuerte). Ninguno de sus iones se hidroliza y, por tanto, no se generan iones hidronios ni iones hidroxilo por lo que la disolución será neutra y presentará un ph = 7. b) Cuando el cloruro amónico se disuelve se disocia en iones cloruro y amonio. El cloruro, que es la base débil conjugada del ácido clorhídrico no se hidroliza. Pero el amonio, ácido débil conjugado del amoníaco, si reaccionará con el agua dando lugar a iones hidronio según: NH + H O NH + H O La disolución pues, será ácida y su ph será menor que 7. c) El CH COONa es una sal que en agua estará disociada en iones Na + e iones CHCOO. Los iones CHCOO sufrirán hidrólisis con lo cual: Por lo tanto, su ph será mayor que 7. CH COO + H O CH COOH + OH

75 El ph de un litro de una disolución acuosa de hidróxido de sodio es 1. Calcule: a) Los gramos de hidróxido sódico utilizados para prepararla. b) El volumen de agua que hay que añadir a un litro de la disolución anterior para que su ph sea 1. Masas atómicas: Na = ; O = 16; H= 1. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) b) gr M = 0'1= 40 4 gr 1 1 ph = 1 poh = 1 OH = 10 M ph = 1 poh = OH = 10 M 10'1 M= 0'01= V= 10 L V Luego el volumen de agua que tenemos que añadir será: V = 10 1 = 9 L

76 a) Describa el procedimiento e indique el material necesario para preparar 500 ml de una disolución acuosa de hidróxido de sodio M a partir de otra 0 1 M. b) Cuál es el ph de la disolución preparada? QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) V0'1 0'001 = V = 0'005 L = 5 ml 0'5 Tomamos 5 ml de la disolución 0 1 M y los intoducimos en un matraz aforado de 500 ml y, a continuación, añadimos agua hasta el enrase. b) ph = 14 poh = 14 + log 0'001 = 11

77 a) Cuál es el ph de 100 ml de una disolución acuosa de NaOH 0 01 M?. b) Si añadimos agua a la disolución anterior hasta un volumen de un litro cuál será su ph?. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO. OPCIÓN A a) El hidróxido de sodio es una base fuerte y se encuentra totalmente disociada en sus iones, luego: ph = 14 + log OH = 14 + log 0'01 = 1 b) La molaridad de la disolución resultante es: 0'1 0'01 M = = 0'001, luego: 1 ph = 14 + log OH = 14 + log 0'001 = 11

78 Se tiene una disolución acuosa de CHCOOH 0 05 M. Calcule: a) El grado de disociación del ácido acético. b) El ph de la disolución. 5 Dato: K a = 1'8 10 QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) CH COOH + H O CH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα + CH COO H O c α 5 0'05 α K a = = 1'8 10 = 0'05 α α= 0'019 CH (1 ) 1 COOH α α b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0'05 0'019 = '0 +

79 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 007 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio, Opción A Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 4, Opción A Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 5, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

80 Considere cuatro disoluciones A, B, C y D caracterizadas por: 1 A: OH = 10 ; B:pH= ; C:pH= 10; D: HO = 10 a) Ordénelas de menor a mayor acidez b) Indique razonadamente cuáles son ácidas, básicas o neutras QUÍMICA JUNIO EJERCICIO. OPCIÓN A + 7 a) En primer lugar comentar que el dato OH = 10 1 no es correcto si no se indican sus 1 1 unidades; pero supondremos que se trata de OH = 10 mol/l o OH = 10 M. La acidez de una disolución viene indicada por la concentración del ión HO + de forma que cuanto mayor sea la concentración de este ión más ácida será la disolución. Por otro lado, puede plantearse en términos de ph ya que éste no es más que una medida (logarítmica) de dicha concentración, en el caso del ph una disolución será tanto más ácida cuanto menor sea su ph (así será mayor la concentración del ión HO + ). A: = 1 OH 10 M y teniendo en cuenta que + 1 HO = 10 M. trabajamos a 5 ºC); entonces = + 14 OH H O 10 (considerando que B: ph = y teniendo en cuenta que ph =log H O + entonces será + HO = 10 M. C: ph = 10 y teniendo en cuenta que ph =log H O + entonces será + 10 HO = 10 M. + 7 D: HO = 10 M. Por tanto, de menor a mayor acidez tendremos C < D < B < A. b) Las disoluciones A y B son ácidas porque tienen una concentración de iones HO + mayor que la que corresponde a una disolución neutra. La disolución D es neutra porque justamente tiene un valor de concentración de iones HO + que coincide con el corresponde a una disolución neutra. La disolución C es básica porque tiene una concentración de iones HO + menor que una disolución neutra.

81 a) Calcule el ph de una disolución de 4 HClO 0 0 M y de una disolución 0 05 M de NaOH. b) Calcule el ph de la disolución obtenida al mezclar 50 ml de cada una de las disoluciones anteriores. Suponga que los volúmenes son aditivos. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) El HClO 4 es un ácido fuerte y está totalmente disociado, luego: ph = log H O = log 0'0 = 1'5 + El NaOH es una base fuerte y está totalmente disociada, luego: poh = log OH = log 0'05 = 1' ph = 14 poh = 14 1' = 1'7 b) Calculamos los moles que tenemos de cada disolución. Moles Moles HClO4 = 0'0 0'05= 1'5 10 NaOH = 0'05 0'05= '5 10 Vemos que sobran ph. '5 10 1' = moles de NaOH. Calculamos la concentración y el 110 NaOH = = 0'01 0'1 [ ] poh = log OH = log 0'01 = ph = 14 poh = 14 = 1

82 Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) En las disoluciones acuosas de las bases débiles, éstas se encuentran totalmente disociadas. b) Un ácido débil es aquél cuyas disoluciones son diluidas. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falso. Si es débil no estará totalmente disociada sino en equilibrio. b) Falso. La concentración no tiene nada que ver con la fuerza de un ácido.

83 Escriba las reacciones de hidrólisis de las siguientes sales e indique si el ph resultante será ácido, básico o neutro: a) NaCN ( HCN es un ácido débil). b) KCl. c) NH 4Cl. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) El cianuro sódico es una sal que procede de un ácido débil y de una base fuerte. El ión cianuro sufre la reacción de hidrólisis. + NaCN Na + CN y produce un ph básico. CN + H O HCN + OH b) El cloruro de potasio es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base fuerte, sus iones no sufren hidrólisis y el ph es neutro. c) El cloruro amónico es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base débil. El ión amonio se hidroliza NH Cl NH + Cl NH + H O NH + H O y produce un ph ácido.

84 Se disuelven g de ácido metanoico, HCOOH, en agua hasta obtener 10 L de disolución. La concentración de HO + es 0 00 M. Calcule: a) El grado de disociación del ácido en disolución. b) El valor de la constante K a. Masas atómicas: C = 1; H = 1; O = 16. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A HCOOH + H O HCOO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα c= 46 = 0'05 M '00 a) H O = 0'00 = c α α= = 0'06 = 6% 0'05 b) HCOO H O c α c α 0'05 0'06 K a = = = = = 1'91 10 HCOOH c(1 α) (1 α) 10' [ ]

85 Complete los siguientes equilibrios e identifique los pares ácido-base conjugados: a) CO + H O b) NH 4 + OH c) CN +... HCN + OH QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) b) c) CO + H O HCO + OH base ácido ácido base 1 1 NH + OH NH + H O + 4 ácido base base ácido 1 1 CN + H O HCN + OH base ácido ácido base 1 1

86 Una disolución acuosa de ácido cianhídrico (HCN) 0 01 M tiene un ph de 5 6. Calcule: a) La concentración de todas las especies químicas presentes. b) El grado de disociación del HCN y el valor de su constante de acidez. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 5. OPCIÓN A HCN + H O CN + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα ph = log H O = 5'6 H O = 10 = ' '6 6 ' ' H O = '51 10 = cα α= = '51 10 Las concentraciones de las especies son: H O = CN = ' b) 4 [ HCN] c(1 ) 0'01(1 '51 10 = α = ) = 9'99 10 CN H O c α c α 0'01 ('51 10 ) K 6' 10 HCN c(1 α) (1 α) 1' a = = = = = 4 [ ]

87 a) Justifique, mediante la reacción correspondiente, el ph ácido de una disolución acuosa de NH Cl. 4 b) Indique cuál es el ácido conjugado de las siguientes especies cuando actúan como base en medio acuoso: HCO, HO y CH COO. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El cloruro amónico es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base débil. El ión amonio sufre la reacción de hidrólisis: + + NH + H O NH + H O y, por lo tanto, produce un ph ácido. 4 + b) Los ácidos conjugados son: HCO ;HO ychcooh

88 a) Justifique, mediante la teoría de Brönsted-Lowry, el carácter ácido, básico o neutro que presentarán las disoluciones acuosas de las siguientes especies: NH,CO, HNO b) Describa el procedimiento y el material necesario para llevar a cabo la valoración de una disolución acuosa de HCl con otra de NaOH. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) La disolución acuosa de NH tiene carácter básico. NH + H O NH + OH + 4 La disolución acuosa de CO tiene carácter básico. CO + H O HCO + OH La disolución acuosa de HNO tiene carácter ácido. HNO + H O NO + H O + b)

89 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 008 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 6, Opción A Junio, Ejercicio 4, Opción B Reserva 1, Ejercicio 4, Opción A Reserva, Ejercicio 5, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 6, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio, Opción A Septiembre, Ejercicio 5, Opción B

90 Se preparan 10 L de disolución de un ácido monoprótico HA, de masa molar 74, disolviendo en agua 7 g de éste. La concentración de H O + es M. Calcule: a) El grado de disociación del ácido en disolución. b) El valor de la constante K a. QUÍMICA JUNIO EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) Calculamos la concentración: 7 c = 74 = 0'05 M 10 HA + H O A + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα + HO + 0'001 HO c = α α = = = 0'0= % c 0'05 b) A H O c α c α 0'05 0'0 K a = = = = = '04 10 HA c(1 α) (1 α) 0' [ ]

91 a) Qué volumen de disolución de NaOH 0 1 M se necesitaría para neutralizar 10 ml de disolución acuosa de HCl 0 M?. b) Cuál es el ph en el punto de equivalencia?. c) Describa el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoración. QUÍMICA JUNIO EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Aplicando la fórmula: Va Na = Vb N b, tenemos, 0'01 0' = V 0'1 V = 0'0 L = 0 ml b b b) ph = 7. c) Tomamos con una pipeta 10 ml de HCl 0 M y los ponemos en un erlenmeyer. Enrasamos una bureta con la disolución de NaOH 0 1 M. Añadimos unas gotas de fenolftaleina a la disolución del erlenmeyer y quedará incolora. Vamos añadiendo con cuidado la disolución que contiene la bureta y en el momento en que vira a rosa, dejamos de añadir dicha disolución. Esto debe ocurrir cuando hemos añadido 0 ml.

92 Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a la disolución en agua de las siguientes sales y clasifíquelas en ácidas, básicas o neutras: a) KNO b) NH 4Cl c) Na CO QUÍMICA RESERVA 1 EJERCICIO 4 OPCIÓN A a) El KNO es una sal que en agua estará disociada en iones NO de los dos sufre hidrólisis, la disolución tendrá ph 7, es decir, neutra. e iones K +, y como ninguno b) El NH4Cl es una sal que en agua estará disociada en iones NH + 4 e iones Cl. Los iones NH + 4 sufrirán hidrólisis con lo cual: NH + H O NH + H O Por lo tanto, su ph será menor que 7, es decir, ácido c) El Na CO es una sal que en agua estará disociada en iones Na + CO sufrirán hidrólisis con lo cual: e iones CO. Los iones CO + H O HCO + OH Por lo tanto, su ph será mayor que 7, es decir básico.

93 a) Qué volumen de una disolución 0 0 M de HClO 4 se necesita para neutralizar 50 ml de una disolución 0 05 M de NaOH? b) Calcule el ph de la disolución obtenida al mezclar 50 ml de cada una de las disoluciones anteriores. Suponga que los volúmenes son aditivos. QUÍMICA RESERVA EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) Va Ma = Vb Mb Va 0'0= 0'05 0'05 Va = 8' ml b) Moles de NaOH que sobran = 0'05 0'05 0'05 0'0 = 1 10 moles 110 M= = 0'01 0'05+ 0'05 poh = log 0'01 = ph = 1

94 Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Las disoluciones acuosas de acetato de sodio dan un ph inferior a 7. b) Un ácido débil es aquél cuyas disoluciones son diluidas. c) La disociación de un ácido fuerte en una disolución diluida es prácticamente total. QUÍMICA RESERVA EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falso. Ya que el acetato de sodio se disocia en CH COO y Na +. El ión CH COO hidrólisis y genera iones OH, con lo cual la disolución tiene un ph > 7, es decir, básico. sufre la b) Falso. Un ácido débil es aquel que tiene poca tendencia a ceder sus protones al disolvente, y esta tendencia viene dada por la constante de acidez y no por su concentración. c) Verdadero.

95 El ácido cloroacético es un ácido monoprótico. En una disolución acuosa de concentración 0 01 M se encuentra disociado en un 1 %. Calcule: a) La constante de disociación del ácido. b) El ph de la disolución. QUÍMICA RESERVA EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) ClCH COOH + H O ClCH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα c α c α 0'01 0'1 K a = = = = 1'9 10 c(1 α) (1 α) 10'1 b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0'01 0'1 = '5 +

96 Calcule el ph de 50 ml de: a) Una disolución acuosa 0 01 M de cloruro de hidrógeno. b) Una disolución acuosa 0 01 M de hidróxido de potasio. c) Una disolución formada por la mezcla de volúmenes iguales de las dos disoluciones anteriores. QUÍMICA RESERVA EJERCICIO 4. OPCIÓN B + a) El ácido clorhídrico está totalmente disociado, luego: ph = log H O = log 0'01 = b) El hidróxido de potasio está totalmente disociado, luego: poh = log OH = log 0'01 = ph = 14 poh = 1 c) Si se mezclan volúmenes iguales y como tienen la misma concentración, se neutralizan y el ph es 7.

97 Se disuelven 0'17 g de amoniaco en agua, obteniéndose 100 ml de disolución de ph = 11'1. Calcule: a) El grado de disociación del amoniaco. b) El valor de la constante K b de esta sustancia. Masas atómicas: N= 14; H= 1. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 6. OPCIÓN A La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada parcialmente. 0'17 17 NH = = 0'1 M 0'1 NH + H O NH + OH + 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα a) b) poh= 14 ph= 14 11'1= '88 1' 10 = = = α α= = = 0'1 '88 OH 10 1' 10 c 0'01 1'% NH OH c α c α 0'1 0'01 K b = = = = = 1'76 10 NH c(1 α) (1 α) 10'

98 a) Explique por qué el NH 4Cl genera un ph ácido en disolución acuosa. b) Indique cuál es el ácido conjugado de las siguientes especies cuando actúan como base en medio acuoso: CO, H O, NH. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El cloruro de amonio proviene del ácido clorhídrico y del amoniaco. En agua se disociará: NH Cl + H O NH + Cl El Cl no reaccionará con el agua, pero el ión amonio si se hidroliza de la forma: NH + H O NH + H O En la hidrólisis se liberan hidrogeniones, luego, la disolución tendrá ph ácido. b) El ácido conjugado del ión carbonato es el ión hidrógeno carbonato. CO + H O HCO + OH El ácido conjugado del agua es el hidrogenión. HO + HO HO + OH + El ácido conjugado del amoniaco es el ión amonio. NH + H O NH + OH + 4

99 Complete los siguientes equilibrios e identifique los pares ácido-base conjugados: + a)... + H O CO + H O + b) 4 NH + OH H O +... c) F + H O OH +... QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO. OPCIÓN A a) HCO + H O CO + H O + b) NH OH H O + NH c) F + H O OH + HF

100 Se prepara una disolución tomando 10 ml de una disolución de ácido sulfúrico del 4% de riqueza en peso y densidad 1 17 g/ml, y añadiendo agua destilada hasta un volumen de 100 ml. Calcule: a) El ph de la disolución diluida. b) El volumen de la disolución preparada que se necesita para neutralizar 10 ml de disolución de KOH de densidad 1 05 g/ml y 15% de riqueza en peso. Masas atómicas: K= 9;S= ;O= 16;H= 1 QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) ml 1170 g 100 x = '808 g 10 ml x '808 M = 98 = 0'86 M 0'1 HSO + HO SO + HO b) La reacción de neutralización es: ph = log H O =log 0'86 = log 0'57 = 0'4 + H SO 4 + KOH K SO 4 + H O ml KOH 1050 g 100 x = 1'575 g de KOH 10 ml x 56gKOH 98gHSO 4 x = 1'78 g de H SO 4 1'575 g x 1'78 M = 0'86 M = 98 v v = 0'049L

101 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 009 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio, Opción A Junio, Ejercicio 5, Opción B Reserva 1, Ejercicio 5, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción A Reserva 4, Ejercicio 6, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 6, Opción A Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

102 Para las siguientes sales: NaCl, 4 NH NO y K CO a) Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a su disolución en agua. b) Clasifique las disoluciones en ácidas, básicas o neutras. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO. OPCIÓN A a) Para el cloruro de sodio NaCl la ecuación química correspondiente a su disolución en agua es: NaCl H O Na Cl H O (ac) (ac) Para el nitrato de amonio NH 4NO la ecuación química correspondiente a su disolución en agua es: NH NO H O NH NO H O 4 4 (ac) (ac) Para el carbonato de potasio K CO la ecuación química correspondiente a su disolución en agua es: K CO H O K CO H O (ac) (ac) b) Para el cloruro de sodio NaCl ninguno de los dos iones que aparecen en disolución va a reaccionar con el agua (no producen reacción de hidrólisis) ya que se trata de ácido muy débil ( Na ) y una base muy débil ( Cl ) al ser los conjugados de la base muy fuerte NaOH y el ácido muy fuerte HCl. Por tanto la disolución de esta sal en agua da lugar a una disolución de carácter neutro (ni ácido ni básico) Para el nitrato de amonio NH 4NO el ión NO no va a reaccionar con el agua (no produce reacción de hidrólisis) ya que se trata de una base muy débil ( NO ) al ser el conjugado del ácido muy fuerte HNO. El ión NH 4 si va a reaccionar con el agua (si produce reacción de hidrólisis) ya que se trata de un ácido fuerte ( NH 4 ) al ser el conjugado de la base débil NH. La reacción de hidrólisis es NH 4 H O NH H O Por tanto, la disolución de esta sal en agua da lugar a una disolución de carácter ácido. Para el carbonato de potasio K CO, el ión K no va a reaccionar con el agua (no produce reacción de hidrólisis) ya que se trata de un ácido muy débil ( K ) al ser el conjugado de la base muy fuerte KOH. El ión CO si va a reaccionar con el agua (si produce reacción de hidrólisis) ya que se trata de una base fuerte ( CO ) al ser el conjugado del ácido débil H CO.La reacción de hidrólisis es CO H O H CO OH. Por tanto la disolución de esta sal en agua da lugar a una disolución de carácter básico.

103 La codeína es un compuesto monobásico de carácter débil cuya constante Calcule: a) El ph de una disolución acuosa 0 0 M de codeína. b) El valor de la constante de acidez R E del S ácido O L conjugado U C I Ó N de la codeína. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN B K b es a) B H O BH OH inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c BH OH K K b c 6'710 B c(1 ) c 0'0 7 c b 9 10 ph 14 poh 14 '87 10'1 poh log OH log c log 0'0 6'710 '87 b) K 10 K 1' w 8 a 7 K b 910

104 El ph de 1 L de disolución acuosa de hidróxido de litio es 1. Calcule: a) Los gramos de hidróxido que se han utilizado para prepararla. b) El volumen de agua que hay que añadir a 1 L de la disolución anterior para que su ph sea 1. Suponga que los volúmenes son aditivos Masas atómicas: Li = 7; H = 1; O = 16. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) ph 1 poh 1 OH 10 1 g LiOH 10 4 '4g de LiOH 1 1 b) ph 1 poh OH 10 '4 LiOH 10 4 V V 10 L Luego, la cantidad de agua que tenemos que añadir es: L

105 Para las especies CN,HF y CO, en disolución acuosa: a) Escriba, según corresponda, la fórmula del ácido o de la base conjugados. b) Justifique, mediante la reacción correspondiente, el carácter ácido o básico que es de esperar de cada una de las disoluciones. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El ácido conjugado del CN es el HCN. La base conjugada del HF es el F. El ácido conjugado del CO es el HCO. b) CN H O HCN OH carácter básico. HF H O F H O carácter ácido. CO H O HCO OH carácter básico.

106 En 500 ml de agua se disuelven g dech COOH. Calcule: a) El ph de la disolución. b) El tanto por ciento de ácido ionizado. 5 Datos: K (CH COOH) 1'8 10. Masas atómicas: C = 1; H = 1; O = 16. a QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A CH COOH H O CH COO H O inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c c 60 0'1 M 0'5 CH COO H O c c 0'1 5 K a 1'810 0'01 CH c(1 ) (1 ) 1 COOH ph log H O log 0'1 0'01 '87

107 Complete los siguientes equilibrios ácido-base e identifique los pares conjugados, según la teoría de Bronsted-Lowry: a) H O HPO H O 4 b) HCN OH H O H O HSO H O c) 4 QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) b) c) H PO H O HPO H O 4 4 Ácido Base Base Ácido 1 1 HCN OH CN H O Ácido Base Base Ácido 1 1 H SO H O HSO H O 4 4 Ácido Base Base Ácido 1 1

108 En una disolución acuosa 0'0 M de amoniaco, éste se encuentra disociado en un '4 %. Calcule: a) El valor de la constante de disociación de la base. b) Qué cantidad de agua habrá que añadir a 100 ml de dicha disolución para que el ph de la disolución resultante sea 10'5? Suponga que los volúmenes son aditivos. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) NH H O NH OH 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c a) Por definición: NH OH c c 0'00'04 K b 1'7710 NH c(1 ) (1 ) 1 0' ph 10'5 14 poh poh '5 OH '16 10 c K 1'77 10 NH OH c (c ) ('16 10 ) c 5' b 4 NH c(1 ) c c c '1610 moles 0'00'1 c 5'9510 V 0'404 L volumen 0'1 V

109 Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Un ácido puede tener carácter débil y estar concentrado en disolución. b) Un ión negativo puede ser un ácido. c) Existen sustancias que pueden actuar como base y como ácido. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Verdadera. Un ácido débil es aquel que tiene poca tendencia a ceder sus protones al disolvente y esta tendencia viene dada por el valor de su constante de acidez y no por su concentración. Por tanto, puede ser débil (acético, nitroso, fórmico, cianhídrico ) y estar muy concentrado. En todo caso, la disociación de un ácido débil decrece con la concentración. Por ejemplo, para un ácido HA: K a HA H O A H O A H O K c AH c(1 ) c c a b) Verdadera, siempre que aún tenga hidrógenos que pueda ceder en disolución acuosa, por ejemplo: HCO H O CO H O c) Verdadera, se trata de sustancias anfóteras. Por ejemplo, la anterior: HCO H O CO H O Ácido HCO H O H CO OH Base

110 En el laboratorio se tienen dos recipientes: uno contiene 15 ml de una disolución acuosa de HCl de concentración 0 05 M y otro 15 ml de una disolución acuosa 0 05 M de CH COOH. Calcule: a) El ph de las disoluciones. b) La cantidad de agua que se deberá añadir a la disolución más ácida para que el ph de ambas sea el mismo. Suponga que los volúmenes son aditivos. 5 Dato: K (CH COOH) 1'8 10 a QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) El HCl por ser un ácido fuerte está totalmente disociado, luego: ph log H O log 0'05 1' El CH COOH es un ácido débil y estará parcialmente disociado en sus iones, luego: CH COOH H O CH COO H O inicial 0' equilibrio 0'05(1 ) 0'05 0'05 CH COO H O c c 0'05 5 K a 1'810 0'0187 CH c(1 ) (1 ) (1 ) COOH ph log H O log 0'05 0'0187 '0 a) Para que la disolución de HCl tenga el mismo ph que la del ácido acético, la concentración de HO debe ser la misma, es decir: Por definición: 4 H O 9'5410. moles HCl 0'050'015 7' '510 H O 9'54 10 V 0'786L 786mL V Cantidad de agua que debemos añadir 786mL 15mL 771mL

111 En medio acuoso, según la teoría de Brönsted-Lowry: a) Justifique el carácter básico del amoníaco b) Explique si el CH COONa genera ph básico. c) Razone si la especie HNO puede dar lugar a una disolución de ph 7. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El amoníaco cuando se disuelve en agua genera grupos OH,y, por lo tanto, tiene carácter básico. NH H O NH OH 4 b) El acetato sódico es una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte, con lo cual el ión acetato sufre la reacción de hidrólisis y genera un ph básico. CH COO H O CH COOH OH c) No, ya que es un ácido y su ph será menor que 7.

112 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 010 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 6, Opción A Junio, Ejercicio 4, Opción B Reserva 1, Ejercicio 4, Opción A Reserva, Ejercicio 5, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción A Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

113 Disponemos de dos matraces: uno contiene 50 ml de una disolución acuosa de HCl 0 10 M, y el otro, 50 ml de una disolución acuosa de HCOOH diez veces más concentrado que el primero. Calcule: a) El ph de cada una de las disoluciones. b) El volumen de agua que se debe añadir a la disolución más ácida para que el ph de las dos sea el mismo. 4 Dato: K a(hcooh) = 1'8 10. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte y estará totalmente disociado en sus iones, luego, el ph será: + ph = log H O = log 0'1 = 1 Escribimos el equilibrio del ácido fórmico: HCOOH + H O HCOO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα α α α HCOOH c(1 α) (1 α) 1α + HCOO H 4 O c c 1 K a = 1'8 10 = = = = α= 0'01 [ ] ph = log H O = log1 0'01 = 1'88 + b) Tenemos que ver la cantidad de agua que debemos añadir al HCl para que su ph sea 1'88. n n 0'1 0'05 M = V = = = 0'84 L V M 0'01 Luego, el volumen de agua que debemos añadir es: V = 0'84 L 0'05 L = 0'4 L = 4 ml

114 a) Ordene de menor a mayor acidez las disoluciones acuosas de igual concentración de HNO, NaOH y KNO. Razone su respuesta. b) Se tiene un ácido fuerte HA en disolución acuosa. Justifique qué le sucederá al ph de la disolución al añadir agua. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El HNO es un ácido fuerte por lo que su ph < 7 ; El NaOH es una base fuerte, por lo que su ph > 7 y el KNO es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base fuerte, por lo tanto no se hidroliza y su ph = 7. Luego, el orden de menor a mayor acidez es: NaOH < KNO < HNO b) Al añadir agua a un ácido fuerte, prácticamente no varia el número de moles de HO +, pero al aumentar el volumen disminuye la concentración de HO +, con lo cual el ph aumenta.

115 a) El ph de una disolución acuosa de un ácido monoprótico (HA) de concentración 510 M es. Razone si se trata de un ácido fuerte o débil. b) Justifique si el ph de una disolución acuosa de NH 4Cl es mayor, menor o igual a 7. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) Ha de ser un ácido fuerte, ya que se encuentra completamente disociado, pues su concentración es 510 y el ph =log (5 10 ) = '. b) El cloruro de amonio proviene del ácido clorhídrico (ácido fuerte) y del amoníaco (base débil) y + en agua se disocia: NH 4Cl + H O NH 4 + Cl El Cl no reaccionará con el agua, pero el ión amonio sí se hidroliza de la forma: NH + H O NH + H O En la hidrólisis se generan iones HO +, con lo cual la disolución tendrá carácter ácido, ph < 7.

116 Se preparan 100 ml de una disolución acuosa de amoniaco 0 M. a) Calcule el grado de disociación del amoniaco y el ph de la disolución. b) Si a 50 ml de la disolución anterior se le añaden 50 ml de agua, calcule el grado de disociación del amoniaco y el valor del ph de la disolución resultante. Suponga que los volúmenes son aditivos. 5 Dato: K b(nh ) = 1'8 10 QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) El amoníaco se disocia según: NH + H O NH + OH + 4 inicial 0' 0 0 equilibrio 0'(1 α) 0'α 0'α NH OH c α 0' α 1'8 10 1'810 = = = c α = 0'α α= = 9'4810 NH c(1 α) (1 α) 0' ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log(0' 9'48 10 ) = 11'7 b) Si se le agregan 50 ml de agua, la concentración disminuye a la mitad. Se repiten los cálculos 0' 0'05 pero ahora c= = 0'1. 0'1 + NH OH c α 0'1 α 1'8 10 1'8 10 = = = c α = 0'1α α= = 0'014 NH c(1 α) (1 α) 0'1 ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log(0'1 0'014) = 11'1

117 Una disolución acuosa A contiene 65 g de HCl en un litro de disolución. Otra disolución acuosa B contiene 0 g de NaOH en un litro de disolución. Calcule: a) El ph de cada una de las disoluciones. b) El ph final después de mezclar 50 ml de la disolución A con 50 ml de la disolución B. Suponga que los volúmenes son aditivos. Masas atómicas: Cl = 5'5 ; O = 16 ; Na = ; H = 1. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) Calculamos las concentraciones y, como ambas son ácido y base fuertes respectivamente, se encontrarán completamente disociados, por lo que: 1molHCl '65 g / L HCl = 0'1 M ph = log 0'1 = 1 6'5 g HCl 1molNaOH 0 g/l NaOH = 0'5 M poh = log0'5 = 0' ph = 1'7 40 g NaOH b) Calculamos los moles en exceso sosa ya que es la más concentrada y, con ellos y el volumen total, la concentración de hidroxilos: moles en exceso NaOH = 0'5 0'05 0'1 0'05 = 0'0 moles 0'0 OH = = 0' M poh = log 0' = 0'69 ph = 1' 0,1

118 a) Qué volumen de disolución acuosa de NaOH M es necesario para neutralizar 5 ml de una disolución 0 5 M de HNO? b) Justifique cuál será el ph en el punto de equivalencia. c) Describa el procedimiento experimental e indique el material y productos necesarios para llevar a cabo la valoración anterior. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) La reacción de neutralización es: NaOH + HNO NaNO + H O Se consume 1 mol de sosa por cada mol de ácido nítrico, por tanto: 0'5 moles HNO 1molNaOH 1LNaOH 0'05 L HNO = 6'5 10 L = 6'5 ml NaOH 1 L HNO 1 mol HNO moles NaOH b) Puesto que se trata de un ácido y base fuertes, se encuentran completamente disociados y ninguno de sus iones se hidroliza, el ph en el punto de equivalencia será 7. c) Se monta la bureta mediante una pinza en el soporte metálico y se llena con la ayuda del embudo de la disolución M de NaOH, enrasándose correctamente, sin que quede aire en la parte inferior de la bureta ya que se cometería un determinado error. En un matraz erlenmeyer se vierten el volumen conocido de la disolución de HNO. Se añaden a esta disolución unas gotas del indicador adecuado. A continuación, y sin dejar de agitar la disolución contenida en el erlenmeyer, se va dejando caer la disolución de la bureta hasta que se produzca el cambio de color. Para ver mejor el cambio de color, se coloca debajo del matraz un fondo blanco y cuando comienza a apreciarse como se colorea la zona donde cae la disolución, se procede lentamente y sin dejar de agitar hasta que el cambio de color persiste. En ese momento se deja de añadir base y se mide el volumen consumido de la bureta.

119 Justifique, mediante las reacciones correspondientes, el comportamiento de una disolución amortiguadora formada por ácido acético y acetato de sodio, cuando se le añaden pequeñas cantidades de: a) Un ácido fuerte, como HCl. b) Una base fuerte, como KOH. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Una disolución amortiguadora se puede formar a partir de una disolución de un ácido débil (por ejemplo, ácido acético) y una sal suya con una base fuerte (por ejemplo, acetato sódico): + CH COONa + H O CH COO + Na CH COOH + H O CH COO + H O + Debido al efecto de ión común la disociación del ácido se retrograda, por lo que se puede considerar que todos los iones acetato existentes son los provenientes de la sal y podemos hacer la aproximación: + CH COO H O CH COOH Ácido Ácido + K a = HO = K a = K a ph= pk a + log CH COOH CH COO [ Sal] [ Sal] Al añadir a esta disolución pequeñas cantidades de HCl, aumenta la concentración de iones HO + y el equilibrio anterior se desplaza a la izquierda consumiendo la cantidad aportada. Para desplazarse utiliza iones acetato de la sal: a estos iones se le llama reserva básica del tampón. b) Análogamente, si agregamos pequeñas cantidades de KOH, el equilibrio se desplaza hacia la derecha (hay mucho ácido sin disociar y a él se le llama reserva ácida del tampón) consumiendo, por reacción con los HO +, los OH añadidos. Así no variará prácticamente el ph de dicha disolución.

120 Se dispone de una disolución acuosa de hidróxido de bario deph 1 =. Calcule: a) Los gramos de hidróxido de bario disueltos en 650 ml de esa disolución. b) El volumen de ácido clorhídrico 0, M que es necesario para neutralizar los 650 ml de la disolución anterior. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) Si el ph es 1, el poh será y la concentración de hidroxilos será 10 mol/l. Como el hidróxido de bario es una base fuerte se disocia completamente de la forma: + Ba(OH) + H O Ba + OH 10 la concentración de la disolución de Ba(OH) que dio lugar a este ph es = 0'005 mol/l, ya que por cada mol de hidróxido, cuando se disocia, aparecen moles de hidroxilos. 0'005 moles Ba(OH) 171' g Ba(OH) 0'65 L disolución Ba(OH) 0'55 g Ba(OH) = 1Ldisolución Ba(OH) 1molBa(OH) b) La reacción de neutralización es: HCl + Ba(OH) BaCl + H O Como moles de HCl reaccionan con uno de hidróxido, tenemos que: 0'65 L disol Ba(OH) = 0'05 L HCl= '5 ml HCl 0'005 moles Ba(OH) moleshcl 1Ldisol = 1 L disol Ba(OH) 1 mol Ba(OH) 0' moles HCl

121 a) Justifique mediante las reacciones correspondientes: a) Qué le ocurre al equilibrio de hidrólisis que experimenta el NH 4Cl en disolución acuosa, cuando se añade NH. b) El comportamiento anfótero del HCO en disolución acuosa. c) El carácter ácido o básico del NH y del SO en disolución acuosa. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El catión NH + 4 en disolución acuosa sufre la reacción de hidrólisis: NH H O NH + H O + Pero si a la disolución se le añade NH, el equilibrio tiende a desplazarse hacia la izquierda, con lo cual el ph aumenta y disminuye la acidez de la disolución. b) El HCO puede comportarse como ácido o como base, es anfótero. HCO + H O H CO + OH Base Ácido HCO + NH CO + NH + 4 Ácido Base + c) El NH es una base débil: NH + H O NH 4 + OH y el SO, también es una base: SO + H O HSO + OH

122 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 011 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 5, Opción A Junio, Ejercicio 4, Opción B Reserva 1, Ejercicio 5, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 4, Opción A Reserva 4, Ejercicio 6, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 4, Opción B

123 A 5 ºC, una disolución acuosa de amoniaco contiene 0 17 g de este compuesto por litro y se encuentra disociado en un 4 %. Calcule: a) La concentración de iones hidroxilo y amonio. b) La constante de disociación. Masas atómicas: N = 14; H = 1. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) NH + H O NH + OH + 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα 0'17 c= 17 = 0'01M 1 OH = NH = c α= 0'01 0'04= 4' b) NH OH c α c α 0'01 0'04 K b = = = = = 1'9 10 NH c(1 α) (1 α) 10'

124 Al disolver en agua las siguientes sales: 4 KCl, NH NO y Na CO, justifique mediante las reacciones correspondientes qué disolución es: a) Ácida. b) Básica. c) Neutra. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El KCl es una sal que proviene de un ácido fuerte y de una base fuerte, por lo tanto, sus iones no se hidrolizan, con lo cual su disolución es neutra. b) El NH4NO es una sal que proviene de un ácido fuerte y de una base débil, por lo tanto, el ión NH + 4, sufre la reacción de hidrólisis. NH H O NH + H O + con lo cual la disolución resultante será ácida. c) El Na CO es una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte, por lo tanto el ión CO, sufre la reacción de hidrólisis. CO + H O HCO + OH con lo cual la disolución resultante será básica.

125 En la etiqueta de un frasco de ácido clorhídrico comercial se especifican los siguientes datos: % en masa, densidad 1 14 g/ml. Calcule: a) El volumen de disolución necesario para preparar 0 1 L de HCl 0 M. b) El volumen de una disolución acuosa de hidróxido de bario 0 5 M necesario para neutralizar los 0 1 L de HCl del apartado anterior. Masas atómicas: H = 1; Cl = 5 5. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) Vamos a calcular los gramos que necesitamos para preparar 0 1 L 0 M 1L 0'1L 0' moles x x = 0'0 moles = 0'0 6'5 gr = 0'7 gr HCl Calculamos el volumen de disolución que necesitamos ml disolución 1140 gr HCl 100 x 0'7 gr x = ml de disolución b) Le reacción de neutralización es: Por la estequiometria de la reacción vemos que: HCl + Ba(OH) BaCl + H O moles HCl 1mol Ba(OH) 0'1 0' 0'1 0' moles HCl x x = = 0'01 mol de Ba(OH) Calculamos el volumen necesario 1000 ml disolución 0'5 moles Ba(OH) x 0'01moles x = 0 ml de disolución

126 a) Cuál es el valor de la constante a K del ácido cloroacético, ClCH COOH, a 5 ºC, si en disolución 0 01 M se encuentra ionizado al 1 %? b) Cuál es el ph de esta disolución? QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) ClCH COOH + H O ClCH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα c α c α 0'01 0'1 K a = = = = 1'9 10 c(1 α) (1 α) 10'1 b) Por definición: ph = log H O =log cα=log 0'01 0'1 = '5 +

127 Complete los siguientes equilibrios ácido-base e indique las sustancias que actúan como ácido y como base y sus pares conjugados según la teoría de Brönsted-Lowry: + NH + H O a) 4 b) NO + H O c) HO + HCO QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B + + NH + H O H O + NH a) El ión amonio es un ácido, luego: ácido base ácido base b) El ión nitrito es una base, luego: NO + H O OH + HNO base ácido base ácido 1 1 c) El ión hidrogenocarbonato es anfótero, luego, puede actuar como ácido: o como base: HO + HCO HO + CO + base ácido ácido base 1 1 HO + HCO OH + HCO ácido base base ácido 1 1

128 Razone qué ocurrirá con el ph cuando: a) Se añade agua a una disolución acuosa de ácido fuerte. b) Se añade a 500 ml de una disolución acuosa de ácido fuerte 100 ml de la misma disolución. c) Se añade agua a una disolución acuosa de base fuerte. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) Si se añade agua a una disolución acuosa de ácido fuerte, disminuye la concentración de hidrogeniones y el ph aumenta. b) No ocurre cambio alguno puesto que la concentración sigue siendo la misma. c) Al contrario que en el apartado a, al añadir agua a una disolución de base fuerte disminuye la concentración de hidroxilos y, por tanto, aumenta la de hidrogeniones. Es decir, el ph disminuirá.

129 Calcule: a) La concentración de una disolución acuosa de ácido clorhídrico sabiendo que para neutralizar 5 ml de la misma se han gastado 19 ml de una disolución de hidróxido de sodio 0 1 M. b) El ph de la disolución que resulta al añadir ml de hidróxido de sodio 0 1 M a 0 ml de la disolución acuosa de ácido clorhídrico del apartado anterior. Suponga que los volúmenes son aditivos. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) Va M a = Vb M b 0'05 M a = 0'019 0'1 M a = 0' '1M b) La reacción de neutralización que tiene lugar es: HCl + NaOH NaCl + H O moles de ácido = 0'0 0'1 = 0'00 moles de base = 0'00 0'1 = ' moles de HCl que quedan = 0'00 '9 10 = 1' '61 10 = = 0'07M 0'0 + HO ph = log H O = log 0'07 = 1'15 +

130 Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Una base fuerte es aquella cuyas disoluciones acuosas son concentradas. b) En las disoluciones acuosas de las bases débiles, éstas se encuentran totalmente disociadas. c) La disociación de un ácido fuerte en una disolución acuosa diluida es prácticamente total. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falso. La fortaleza de una base no viene dada por su concentración, sino por el valor de su constante de basicidad que se podría considerar de valor infinito para las bases fuertes como los hidróxidos alcalinos ya que se encuentran completamente disociados. b) Falso. Si es débil, sucederá justamente lo contrario, que se disociará sólo en parte. c) Verdadero. La disociación de un ácido fuerte se considera total con cualquier concentración.

131 Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Dos disoluciones acuosas de ph = de distintos ácidos siempre tienen la misma concentración de ácido. b) Una base débil es aquella cuyas disoluciones acuosas siempre son diluidas. c) La disociación de un ácido fuerte en agua es prácticamente total. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falsa. Si tiene igual ph, tienen la misma concentración de protones HO + necesariamente la misma concentración de ácido., pero no b) Falsa. La fuerza de una base viene dada por su mayor o menor capacidad para disociarse en disolución. El que se diluida o concentrada, no tiene nada que ver con su fuerza. c) Verdadera. Un ácido fuerte en agua está prácticamente disociado en sus iones.

132 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 01 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 4, Opción B Junio, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 5, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción B

133 En una disolución acuosa de HNO 0 M, calcule: a) El grado de disociación del ácido. b) El ph de la disolución. 4 Dato: K a = 4'5 10 QUÍMICA. 01. JUNIO. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) HNO + H O NO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c(1 α) cα cα NO H O c α c α 0' α K a = = = = = 4'5 10 HNO c(1 α) (1 α) 1α Resolviendo la ecuación de º grado, sale: α = 0' b) ph = log H O = c α= 0' 0'046= '0 +

134 Indique, razonadamente, si el ph de las disoluciones acuosas de las especies químicas siguientes es mayor, menor o igual a 7: a) NH. b) NH 4Cl. c) CaCl. QUÍMICA. 01. JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN B + a) El NH es una base, ya que: NH + H O NH 4 + OH, luego, su ph > 7 b) El NH 4Cl es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base débil, por lo tanto: NH + H O NH + H O luego, su ph < 7 c) El CaCl es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base fuerte, por lo tanto, ninguno de los iones sufre la reacción de hidrólisis y su ph = 7

135 Las constantes de acidez del CH COOH y del HCN 5 en disolución acuosa son 1' 8 10 y '9 respectivamente. a) Escribe la reacción de disociación de ambos ácidos en disolución acuosa y las expresiones de la constante de acidez. b) Justifique cuál de ellos es el ácido más débil. c) Escribe la reacción química de acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry y justifica el carácter básico del cianuro de sodio. QUIMICA. 01. RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) + CH COO H O + CH COOH + H O CH COO + H O K a = CH COOH HCN + H O CN + H O K = + a + CN H O [ HCN] b) El ácido más débil es el HCN, ya que tiene la constante de acidez más pequeña. c) El ión cianuro proviene de un ácido débil y sufre la reacción de hidrólisis, dando lugar a iones OH que determinan el carácter básico de NaCN CN + H O HCN + OH

136 Dadas las siguientes especies químicas, en disolución acuosa: HCl, HCO, NH, HNO y CN justifique según la teoría de Brösnted Lowry, cuál o cuales pueden actuar : a) Sólo como ácidos. b) Sólo como bases. c) Como ácidos y como bases. QUIMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Como ácido: HCl y HNO HCl + H O Cl + H O + HNO + H O NO + H O + b) Como base: CN y NH NH + H O NH + OH + 4 CN + H O HCN + OH c) Anfótero: HCO HCO + H O CO + H O HCO + H O H CO + OH +

137 Se disuelven 5 g de NaOH en agua suficiente para preparar 00 ml de disolución. Calcule: a) La molaridad de la disolución y el valor del ph. b) La molaridad de una disolución de HSO 4, de la que 0 ml de la misma son neutralizados con 5 ml de la disolución de la base Datos: Masas atómicas: H=1; O=16; Na=. QUIMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) Calculamos la molaridad de la disolución: 5 M = 40 = 0' 416 0' ph = 14 poh = 14 + log OH = 14 + log 0'416 = 1'6 b) Va N a = Vb N b 0'0 N a = 0'05 0'416 N a = 0'46 N a 0'46 N a = M M = = = 0'17

138 Clasifique según la teoría de Brönsted Lowry en ácido, base o anfótero, frente al agua, los siguientes especies químicas, escribiendo las reacciones que lo justifiquen: a) NH. b) HPO 4 c) HCN. QUIMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El actúa como base: NH + H O NH + OH + NH 4 b) El HPO 4 es anfótero: HPO + HO HPO + HO 4 4 HPO + HO HPO + OH 4 4 c) El HCN actúa como ácido: HCN + H O CN + H O + +

139 Se dispone de ácido perclórico (ácido fuerte) del 65% de riqueza en peso y de densidad 1'6g ml 1. Determine: a) El volumen al que hay que diluir 1 5 ml de dicho ácido para que el ph resultante sea igual a 1 0. b) El volumen de hidróxido de potasio (base fuerte) 0 M que deberá añadirse para neutralizar 50 ml de la disolución anterior, de ph = 1'0. Datos: Masas atómicas: H = 1;Cl = 5'5;O= 16. QUIMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) Calculamos los gramos de ácido en 1 5 ml de disolución: 1600 gr disolución 65 gr HClO 4 1'5 ml = 1'56 gr HClO 1000 ml 100 gr disolución 4 Calculamos el volumen: 1'56 0'1 M = 100'5 V = 0'155 L V b) Va N a = Vb N b 0'05 0'1 = V ' 0' V ' = 0'05 L = 5 ml

140 a) Escriba el equilibrio de hidrólisis del ión amonio ( NH + 4 ), identificando en el mismo las especies que actúan como ácidos o bases de Brönsted Lowry. b) Razone como varía la concentración de ión amonio al añadir una disolución de hidróxido de sodio. c) Razone como varía la concentración de iones amonio al disminuir el ph. QUIMICA. 01. RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El equilibrio de hidrólisis del ión amonio es: NH + H O H O + NH ácido base ácido base 1 1 b) Al añadir hidróxido de sodio el equilibrio se desplaza hacia la derecha con lo cual la concentración de ión amonio disminuye. c) Si disminuye el ph, entonces aumenta la HO +, con lo cual el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y aumenta la concentración de ión amonio.

141 Se dispone de una disolución acuosa de ácido acético (CH COOH ) de ph =. a) Calcule la concentración del ácido acético en la citada disolución. b) Cuántos mililitros de ácido clorhídrico 0 1M habría que tomar para preparar 100 ml de una disolución con el mismo ph 5 que la disolución anterior de ácido acético? Datos: del ácido acético = 1'8 10. QUIMICA. 01. SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN B K a a) + ph = H O = 10 = 0'001 M CH COOH + H O CH COO + H O + inicial c 0 0 equilibrio c 0'001 0'001 0'001 + CH COO H O 0'001 5 K a = = = 1'8 10 c = 0'0566 M CH c 0'001 COOH b) Como el HCl es un ácido fuerte está totalmente disociado, luego, si el ph =, entonces la concentración debe ser10. M V M V' M' V 0'1 0'1 10 = = = V= 10 L= 1mL

142 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 01 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 5, Opción B Reserva 1, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 5, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 4, Opción A

143 Se disuelven 10 g de hidróxido de sodio en agua hasta obtener 0,5 L de disolución. Calcule: a) La molaridad de la disolución y su ph. b) El volumen de la disolución acuosa de ácido sulfúrico 0, M que se necesita para neutralizar 0 ml de la disolución anterior. Datos: Masas atómicas Na ; O 16 ; H 1 QUÍMICA. 01. JUNIO. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) Calculamos la molaridad: 10 moles de soluto M 40 0'5 M 1L disolución 0'5 El hidróxido de sodio es una base fuerte y está totalmente disociada, por lo tanto: OH 0'5 poh log 0'5 0' ph 14 poh 1'7 b) Escribimos la reacción de neutralización que tiene lugar: H SO 4 NaOH Na SO 4 H O 0'5 moles NaOH 1mol H SO 4 0'0L NaOH 0'005 moles H SO 1L NaOH moles NaOH 4 Calculamos el volumen de disolución de sulfúrico 0 M 0'005 M 0' V 0'05 L 5 ml V

144 Tenemos una disolución 0,05 M de ácido benzoico ( C6H 5COOH): 5 a) Calcule su ph y el grado de disociación del ácido sabiendo que la constante K a es 6'5 10. b) Qué molaridad debe tener una disolución de ácido sulfúrico que tuviera el mismo ph que la disolución anterior? QUÍMICA. 01. RESERVA 1. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) C H COOH H O C H COO H O inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c C 5 6H 5COO H O c c K a 6'510 K a c 0'06 C c(1 ) (1 ) c 0'05 6H 5COOH ph log H O log c log 0'05 0'06 '74 b) Escribimos la reacción de disociación del ácido sulfúrico H SO H O SO H O 4 4 inicial c 0 0 equilibrio 0 c c 4 ph log H O log c '74 c 1' c 9'0910 M

145 a) Explique por qué una disolución acuosa de (NH 4 ) SO 4 genera un ph débilmente ácido. b) Indique cuál es la base conjugada de las siguientes especies, cuando actúan como ácido en medio acuoso, escribiendo las reacciones correspondientes: HNO,HCOOH,H PO 4 QUÍMICA. 01. RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) En una disolución acuosa las sales están totalmente disociadas. Sólo los iones que proceden de ácidos o bases débiles sufren hidrólisis y dan a la disolución un carácter ácido o básico. Los iones de los ácidos o bases fuertes no se hidrolizan y el ph de la disolución es neutro. El ión NH 4, sufre la reacción de hidrólisis. NH H O NH H O 4 Por lo tanto, la disolución tiene carácter ácido. b) HNO H O NO H O Ácido Base Base Ácido 1 1 HCOOH H O HCOO H O Ácido Base Base Ácido 1 1 H PO H O HPO H O 4 4 Ácido Base Base Ácido 1 1

146 Se prepara una disolución de ácido benzoico 6 5 C H COOH cuyo ph es,1 disolviendo 0,61 g del ácido en agua hasta obtener 500 ml de disolución. Calcule: a) La concentración inicial del ácido y el grado de disociación. b) El volumen de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para que reaccione completamente con 50 ml de disolución de ácido benzoico. Datos: Masas atómicas C = 1; H = 1; O = 16. QUÍMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) Calculamos la concentración del ácido g 0'61 c Pm 1 0'01 V 0'5 Escribimos la reacción de disociación C H COOH H O C H COO H O inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c ph log H O log c '1 log 0'01 0'079 b) La reacción de neutralización es: C6H 5COOH NaOH C6H 5COONa H O Va N a Vb N b 0'050'01 Vb 0'1 Vb 0'005 L 5 ml

147 Indique la diferencia entre: a) Un ácido fuerte y un ácido débil. b) Un ácido fuerte y un ácido concentrado. c) Un anfótero y un ácido. QUÍMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Un ácido fuerte es aquel que en disolución acuosa está totalmente disociado, mientras que un ácido débil sólo está parcialmente disociado. b) Un ácido fuerte es aquel que en disolución acuosa está totalmente disociado. Un ácido concentrado es aquel que tiene mucha cantidad de soluto en poco disolvente. c) Un anfótero es una sustancia que puede actuar como ácido o como base dependiendo de con quien vaya a reaccionar. Un ácido actúa siempre como ácido independientemente de la sustancia con la que vaya a reaccionar.

148 Se ha preparado una disolución en un matraz aforado de 500 ml introduciendo 5 ml de HCI concentrado del 6% y densidad 1,18 g/ml, 50 ml de HCl 1,5 M y la cantidad suficiente de agua hasta enrasar el matraz. a) Cuál será el ph de la disolución? b) Calcule el volumen necesario de dicha disolución para neutralizar 50 ml de una disolución de NaOH cuyo ph inicial es de 1,6. Datos: Masas atómicas Cl = 5,5; H = 1. QUÍMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) Calculamos la molaridad del ácido resultante 51'180'6 0'5 1'5 moles totales M 6'5 0'866 volumen total 0'5 Calculamos el ph de esta disolución: ph log H O log 0'86 0'06 b) Calculamos la concentración de OH ph 1'6 poh 14 ph 14 1'6 0'74 OH 0'1819 Calculamos el volumen de ácido necesario para neutralizar el NaOH Va N a Vb N b Va 0'866 0'050'1819 Va 0'0105 L 10'5 ml

149 De acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry, complete las siguientes ecuaciones e indique las especies que actúan como ácidos y las que actúan como base: H CO NH HCO... a) HSO HCO H CO... b) 4 c) NH 4... NH HCO QUÍMICA. 01. RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) b) c) H CO NH HCO NH 4 Ácido Base Base Ácido 1 1 HSO HCO H CO SO 4 4 Ácido Base Ácido Base 1 1 NH CO NH HCO 4 Ácido Base Base Ácido 1 1

150 a) Ordene de menor a mayor acidez las disoluciones acuosas de igual concentración de HNO, NaOH y KNO. Razone la respuesta. b) Se tiene un ácido débil HB en disolución acuosa. Justifique qué le sucederá al ph de la disolución cuando se le añade agua. QUÍMICA. 01. RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El HNO es un ácido fuerte por lo que su ph 7 ; El NaOH es una base fuerte, por lo que su ph 7 y el KNO es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base fuerte, por lo tanto no se hidroliza y su ph 7. Luego, el orden de menor a mayor acidez es: NaOH KNO HNO b) Al añadir agua a un ácido débil, prácticamente no varía el número de moles de HO, pero al aumentar el volumen disminuye la concentración de HO, con lo cual el ph aumenta.

151 Justifique el ph de las disoluciones acuosas de las siguientes sales mediante las correspondientes reacciones de hidrólisis: a) NaNO b) KCl c) NH 4NO QUÍMICA. 01. SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN A En una disolución acuosa las sales están totalmente disociadas. Sólo los iones que proceden de ácidos o bases débiles sufren hidrólisis y dan a la disolución un carácter ácido o básico. Los iones de los ácidos o bases fuertes no se hidrolizan y el ph de la disolución es neutro. a) El ión NO, sufre la reacción de hidrólisis. NO H O HNO OH Por lo tanto, la disolución tiene carácter básico. b) Ninguno de los dos iones sufre reacción de hidrólisis, por lo tanto, la disolución resultante es neutra. c) El ión NH 4, sufre la reacción de hidrólisis. NH H O NH H O 4 Por lo tanto, la disolución tiene carácter ácido.

152 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 014 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 4, Opción B Junio, Ejercicio 6, Opción A Reserva 1, Ejercicio 4, Opción B Reserva 1, Ejercicio 5, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 6, Opción A Reserva, Ejercicio 4, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción B

153 Indique, razonadamente, si cada una de las siguientes proposiciones es verdadera o falsa: a) De acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry el carácter básico del amoníaco, en disoluciones acuosas, se debe a que acepta un grupo OH de la molécula de agua. b) Si el ph de una disolución de un ácido monoprótico fuerte es 17 la concentración molar de la disolución respecto a dicho ácido estará comprendida entre y c) En disoluciones acuosas el ión HCO se comporta como un electrolito anfótero. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falso. Según la teoría de Brönsted-Lowry, una base es la especie que acepta los iones H. La reacción que tiene lugar entre el amoniaco y el agua es: NH H O NH 4 OH b) Cierta. Ya que como el ácido es fuerte, la HO ph estará entre y. estará entre y 0 01 y, por lo tanto, el b) Cierta. Ya que puede actuar como ácido o como base. Como base: HCO H O H CO OH Como ácido: HCO H O CO H O

154 Calcule: a) El ph de la disolución que resulta de mezclar 50 ml de HCl 0 1 M con 150 ml de NaOH 0 M. Suponga que los volúmenes son aditivos. b) La riqueza de un hidróxido de sodio comercial, si 0 g del mismo necesitan 50 ml de H SO M para su neutralización. 4 Masas atómicas: O 16 ; Na ; H 1. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) La reacción de neutralización que tiene lugar es: HCl NaOH NaCl H O Calculamos los moles de ácido y de base que tenemos: Vemos que hay más moles de NaOH. moles NaOH V M 0'150' 0'0 moles moles HCl V M 0'50'1 0'05 moles moles en exceso NaOH 0'00' moles Calculamos la concentración y el ph NaOH 510 0'015 M 0,4 poh log 0'015 1'9 ph 1'1 b) La reacción de neutralización que tiene lugar es: Calculamos los gramos de NaOH que reaccionan: H SO 4 NaOH Na SO 4 H O moles NaOH 40 g NaOH 0'15 moles H SO 4 1 g NaOH 1 mol H SO 1 moles NaOH 4 Calculamos la riqueza: 1 g NaOH puros % de riqueza 0 g NaOH comercial

155 Justifique razonadamente cuáles de las siguientes disoluciones acuosas constituirían una disolución amortiguadora. 5 a) CH COOH CH COONa K (CH COOH) 1'75 10 a b) HCN NaCl K a(hcn) 6' 10 c) NH NH Cl K (NH ) 1' b QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN B 10 5 Una disolución amortiguadora es aquella cuyo ph se modifica muy poco, cuando se diluye o se añaden cantidades moderadas de ácidos o de bases. Las disoluciones amortiguadoras están formadas por la mezcla de un ácido débil y su base conjugada, o bien, por la mezcla de una base débil y su ácido conjugado. a) Si es una disolución amortiguadora, ya que está formada por un ácido débil CH COOH y su base conjugada CH COONa. b) No es una disolución amortiguadora, ya que el NaCl no es la base conjugada del HCN. c) Si es una disolución amortiguadora, ya que está formada por una base débil NH y su ácido conjugado NH 4Cl.

156 5 a) Si el valor de la constante K b del amoniaco es 1'8 10, cuál debería ser la molaridad de una disolución de amoniaco para que su ph 11? 4 b) El valor de la constante K a del HNO es 4'5 10. Calcule los gramos de este ácido que se necesitan para preparar 100 ml de una disolución acuosa cuyo ph '5. Datos: Masas atómicas O 16 ; N 14 ; H 1. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 5. OPCIÓN A a) La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada parcialmente. NH H O NH OH 4 inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c ph 11 poh OH 10 c NH 4 OH c c 5 10 K b 1'810 0'017 NH c(1 ) (1 ) 1 10 c c0'017 c 0'059 M b) Escribimos la reacción de disociación del ácido nitroso HNO H O NO H O inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c ph '5 H O c 10 '1610 '5 NO H O c c 4 '1610 K a 4'510 0'15 HNO c(1 ) (1 ) 1 '1610 c c0'15 c 0'05 M g g 0'05 M Pm 47 0'1175 g de HNO 0'1 0'1

157 Responda razonadamente: a) En una disolución acuosa 0 1 M de ácido sulfúrico. Cuál es la concentración de iones H O y de iones OH? b) Sea una disolución acuosa 0 1 M de hidróxido de sodio. Cuál es el ph de la disolución? c) Sea una disolución de ácido clorhídrico y otra de la misma concentración de ácido acético. Cuál de las dos tendrá mayor ph? 5 Dato: K (CH COOH) 1'75 10 a QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Escribimos la reacción de disociación del ácido sulfúrico: H SO H O SO H O 4 4 Calculamos las concentraciones que nos piden: H O 0'1 0' H O OH 10 OH 510 0' b) El hidróxido de sodio está totalmente disociado, luego: poh log OH log 0'1 1 ph 14 poh 1 c) Tendrá mayor ph el ácido acético que es un ácido débil y sólo está parcialmente disociado, mientras que el ácido clorhídrico al ser un ácido fuerte estará totalmente disociado. Para el ácido clorhídrico: ph log H O log c Para el ácido acético: ph log H O log c

158 Una disolución acuosa 10 M de ácido benzoico ( C 6H 5COOH ) presenta un grado de disociación de 8' Determine: a) La constante de ionización del ácido. b) El ph de la disolución y la concentración de ácido benzoico sin ionizar que está presente en el equilibrio. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) C H COOH H O C H COO H O inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c K C H COO H O c c 10 (8'15 10 ) 7' a C c(1 ) (1 ) 1 8' H 5COOH b) ph log H O log c log 10 8'1510 '08 C 6H 5COOH c(1 ) 10 (1 8'1510 ) 9'1810

159 Dadas las constantes de ionización de los siguientes ácidos: K (CH COOH) a 5 1'75 10 ; K (HCN) 6'10 a 10 K (HF) a) Indique razonadamente qué ácido es más fuerte en disolución acuosa. b) Escriba el equilibrio de disociación del HCN indicando cuál será su base conjugada. c) Deduzca el valor de K b del CH COOH. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a 4 6'6 10 ; a) El ácido más fuerte es el HF, ya que es el que tiene mayor constante de ionización. b) El equilibrio de disociación es: HCN H O CN H O y su base conjugada es el ión CN. c) Las constantes de equilibrio de un par conjugado está relacionadas a través del producto iónico del agua de la forma: K w K a K b 14 K w Por lo tanto: K b 5' K 1'7510 a

160 Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Cuanto mayor sea la concentración inicial de un ácido débil, mayor será la constante de disociación. b) El grado de disociación de un ácido débil es independiente de la concentración inicial del ácido. c) Una disolución acuosa de cloruro de amonio tiene un ph básico. QUÍMICA RESERVA 4. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falsa. La constante de disociación sólo depende de la temperatura b) Falsa. Cuanto mayor sea la concentración inicial menor será el grado de disociación, ya que: K a c c K c(1 ) (1 ) c c a c) Falsa. Cuando el cloruro amónico se disuelve se disocia en iones cloruro y amonio. El cloruro, que es la base débil conjugada del ácido clorhídrico no se hidroliza. Pero el amonio, ácido débil conjugado del amoníaco, si reaccionará con el agua dando lugar a iones hidronio según: NH H O NH H O 4 La disolución pues, será ácida y su ph será menor que 7.

161 Una disolución acuosa 0,0 M de un ácido monoprótico, HA, tiene un ph de,98. Calcule: a) La concentración molar de A en disolución y el grado de disociación del ácido. b) El valor de la constante K a del ácido y el valor de la constante K b de su base conjugada. QUÍMICA SEPTIEMBRE. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) HA H O A H O inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c Por definición: '98 10 ph log H O log c '98 log 0'0 '4910 0'0 b) Calculamos la constante de acidez A c 0'0' ' A H O c c 0'0 ('4910 ) K '66 10 HA c(1 ) (1 ) 1 ' a Calculamos la constante de la base conjugada K 10 K K K K ' w 8 a b w b 7 K a '6610

162 PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 015 QUÍMICA TEMA 6: EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Junio, Ejercicio 6, Opción A Junio, Ejercicio 4, Opción B Reserva 1, Ejercicio 4, Opción A Reserva, Ejercicio 5, Opción B Reserva, Ejercicio 4, Opción B Reserva, Ejercicio 5, Opción A Reserva 4, Ejercicio 4, Opción B Reserva 4, Ejercicio 6, Opción A Septiembre, Ejercicio 4, Opción B Septiembre, Ejercicio 5, Opción B

163 a) A 5ºC la constante de basicidad del es. Si se tiene una disolución 0 1 M de, calcule el grado de disociación. b) Calcule la concentración de iones de una disolución de que tenga un. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 6. OPCIÓN A a) El amoníaco se disocia según: NH H O NH OH 4 inicial 0'1 0 0 equilibrio 0'1(1 ) 0'1 0'1 NH OH c 0'1 1'810 1'810 0'1 0'01 NH c(1 ) (1 ) 0'1 b) El hidróxido de bario es una base fuerte que estará totalmente disociada en sus iones Ba(OH) Ba OH ph poh poh 4 OH 10 4 OH Ba 510 M

164 Escriba las reacciones de hidrólisis de las siguientes sales y justifique a partir de las mismas si el ph resultante será ácido, básico o neutro. a) CH COONa. b) NaNO. c) NH 4Cl. QUÍMICA JUNIO. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) El CH COONa es una sal que en agua estará totalmente disociada en sus iones CH COONa CH COO Na El ión Na no sufre hidrólisis ya que proviene de una base fuerte Na H O No reacción de hidrólisis El ión CHCOO sufre la reacción de hidrólisis, ya que proviene de un ácido débil, con lo cual: CH COO H O CH COOH OH Por lo tanto, su ph será mayor que 7. b) El nitrato de sodio proviene del ácido nítrico (ácido fuerte) y del hidróxido de sodio (base fuerte). Ninguno de sus iones se hidroliza y, por tanto, no se generan iones hidronios ni iones hidroxilo por lo que la disolución será neutra y presentará un ph = 7. c) Cuando el cloruro amónico se disuelve se disocia en iones cloruro y amonio. El cloruro, que es la base débil conjugada del ácido clorhídrico no se hidroliza. Pero el amonio, ácido fuerte conjugado del amoníaco, si reaccionará con el agua dando lugar a iones hidronio según: NH H O NH H O 4 La disolución pues, será ácida y su ph será menor que 7.

165 a) Escriba la reacción de neutralización entre el hidróxido de calcio y el ácido clorhídrico. b) Qué volumen de una disolución 0 M de hidróxido de calcio se necesitará para neutralizar 50 ml de una disolución 0 1 M de ácido clorhídrico? c) Describa el procedimiento e indique el material necesario para efectuar la valoración anterior. QUÍMICA RESERVA 1. EJERCICIO 4. OPCIÓN A a) La reacción de neutralización es: HCl Ca(OH) CaCl H O b) Por la estequiometria de la reacción vemos que: 1mol Ca(OH) 0'050'1 moles HCl 0'005 mol de Ca(OH) moles HCl Calculamos el volumen necesario 1000 ml disolución 0'005 moles 1'5 ml de disolución 0' moles Ca(OH) c) Se vierte en un erlenmeyer 50 ml de disolución de HCl 0,1 M. Se monta la bureta mediante la pinza en el soporte metálico y con agua comprueba su buen funcionamiento y se llena con la ayuda del embudo de la disolución de Ca(OH) 0, M y se enrasa correctamente. Se añade a la disolución de HCl unas gotas del indicador apropiado que, tratándose de ácido fuerte y base fuerte, podrá ser cualquiera que vire su color en un intervalo de ph de a 11 aproximadamente. A continuación, y sin dejar de agitar la disolución contenida en el erlenmeyer, se va dejando caer lentamente la disolución de la bureta hasta que se produzca el cambio de color. (Para ver mejor el cambio de color, se coloca debajo del matraz un folio y cuando se empiece a ver como se colorea la zona donde cae la disolución, se procede muy lentamente y sin dejar de agitar).

166 Se disuelven g de en agua hasta alcanzar un volumen de 400 ml. Calcule: a) La molaridad y el ph de la disolución resultante. b) Qué volumen de 0 15 M será necesario para neutralizar completamente 0 ml de la disolución inicial de? Datos: Masas atómicas. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN B a) Calculamos la molaridad ' M 56 0'10 0'4 b) Calculamos el volumen de ácido ph 14 poh 14 log OH 14 log 0'10 1] Va M a Vb M b Va 0'15 0'00'10 Va 0'016 L 1'6 ml

167 Razone la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) A igual molaridad, cuanto más débil es un ácido menor es el ph de su disolución. b) A un ácido fuerte le corresponde una base conjugada débil. c) Cuando se añade agua a una disolución de base fuerte disminuye el ph. QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 4. OPCIÓN B a) Falsa. Cuánto más débil sea el ácido, estará menos disociado y su ph será mayor. b) Cierta. Ya que un ácido fuerte estará muy disociado y su base conjugada tendrá muy poca tendencia a tomar protones. c) Cierta. Al añadir agua a una disolución de base fuerte disminuye la concentración de hidroxilos y, por tanto, aumenta la de hidrogenoiones. Es decir, el ph disminuirá.

168 Una disolución acuosa de fenol (, ácido débil monoprótico) contiene 76 g de este compuesto por litro y su grado de disociación es. Calcule: a) El ph de la disolución y la concentración en equilibrio de su base conjugada presente en la disolución. b) El valor de la constante del fenol. Datos: Masas atómicas QUÍMICA RESERVA. EJERCICIO 5. OPCIÓN A C H OH H O C H O H O inicial c 0 0 equilibrio c(1 ) c c a) ' ph log H O log c log 510 5'69 '76 C H O c b) K C H O H O c c 0'04 (510 ) a 5 C c(1 ) (1 ) H 5OH