A-PDF Manual Split Demo. Purchase from to remove the watermark. e) Una disolución de ácido sulfúrico 0,1 M (considera la disociación

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1 06 A-PDF Manual Split Demo. Purhase from to remove the watermark 74 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES j Atividades 1. India uál es la base onjugada de las siguientes espeies químias uando atúan omo áidos en una reaión áidobase: H O, NH 4, HCO -, H PO 4 -. Base onjugada del H O OH Base onjugada del NH 4 NH Base onjugada del HCO CO Base onjugada del H PO 4 HPO 4. India uál es el áido onjugado de las siguientes espeies químias uando atúan omo base en una reaión áidobase: NH, H O, OH -, HCO -, H PO 4 -. NH 4 H O H O H CO H PO 4. Completa las siguientes reaiones áido-base, india qué espeies químias son el áido I y la base II y uáles sus onjugados. a) HCl OH - b) (Áido benzoio) C 6 H 5 COOH H O ) CO - H O d) NH H O a) HCl OH Áido I base II b) C 6 H 5 COOH Áido I ) CO Áido I H O base II H O base II d) NH H O Áido I base II Cl H O base onj. I áido onj. II C 6 H 5 COO H O base onj. I áido onj. II HCO OH base onj. I áido onj. II NH 4 OH base onj. I áido onj. II 4. India todas las espeies químias presentes en las siguientes disoluiones auosas de áidos fuertes: a) Áido lorhídrio. b) Áido nítrio. ) Áido perlório. d) Áido iodhídrio. a) Cl, H O, OH y H O b) NO, H O, OH y H O ) ClO 4, H O, OH y H O d) I, H O, OH y H O 5. Esribe la euaión de ionizaión y alula la onentraión de iones hidronio en las siguientes disoluiones auosas de áidos fuertes: a) 0,05 moles de HCl en 1 litro de disoluión. b) 10 g de áido perlório en 1,7 litros de disoluión. ) 5 g de áido nítrio en,5 litros de disoluión. d) Una disoluión de áido lorhídrio 0, M. e) Una disoluión de áido sulfúrio 0,1 M (onsidera la disoiaión ompleta). a) HCl H O Cl H O. El áido está totalmente ionizado. [H O ] 0,05 mol L b) HClO 4 H O ClO 4 H O Antes de ionizarse: n.º ghclo4 Mm HClO4 10 g 100,5gmol [HClO 4] n.ºldisoluión 1,7L 0,058 mol L -1 Como está totalmente ionizado: [H O ] onentraión iniial de áido 0,058 mol L ) HNO H O NO H O Antes de ionizarse: n.ºghno /MmHNO 5 g6gmol [HNO ] n.ºldisoluión,5l 0, mol L -1 [H O ] onentraión iniial de áido 0, mol L d) HCl H O Cl - H O. El áido está totalmente ionizado [H O ] 0, mol L -1. e) H SO 4 H O SO 4 - H O. [H O ] 0,1 mol L -1 0, mol L Esribe la euaión de ionizaión y alula la onentraión de iones hidróido (OH - ) en las siguientes disoluiones auosas de hidróidos alalinos y alalinotérreos. Eplia por qué sus disoluiones son básias: a) 0,4 moles de KOH en 5 litros de disoluión. b) 10 g de hidróido sódio en litros de disoluión. ) 5 g de hidróido bário en litros de disoluión. d) 0, g de Ca(OH) en 50 ml de disoluión. a) KOH K OH. La euaión está totalmente desplazada a la dereha. [OH ] [KOH] iniial n.º moles KOH 0,4mol [KOH] iniial n.ºldisoluión 5L [OH ] 0,08 mol L 0,08 mol L 1 b) Na OH. La euaión está totalmente desplazada a la dereha. [OH ] [] iniial [] iniial n.º g Mm 10 g 40gmol n.ºldisoluión L 0,15 mol L -1 [OH ] 0,15 mol L ) Ba(OH) Ba OH. La euaión está totalmente desplazada a la dereha. [OH ] [BaOH] iniial

2 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES [Ba(OH) ] iniial n.ºgba(oh) MmBa(OH) n.ºldisoluión 5 g 171,gmol 0, 048 mol L L d) Ca(OH) Ca OH - [OH ] 0,096 mol L 0, g 74 g/mol [OH - ] [Ca(OH) ] 0 0, 0 mol L 1 50 ml 1000 ml/l 7. Utilizando la epresión de K w, alula la onentraión de OH - en las siguientes disoluiones. a) El agua pura. b) Una disoluión en la que [H O ] 4, 10-4 mol L -1. ) Una disoluión 0,0 M de áido perlório (áido fuerte). d) Una disoluión 0,15 M de áido aétio o etanoio (K a 1, ). [H O ] [OH ] K w 10 4 a) En agua pura [H O ] [OH ] [OH ] 10 4 [OH ] K 10 1 b) [OH ] w, 10 4 mol L [H O ] 4, 10 ) Como se vio en la atividad 5.b): [H O ] [HClO 4 ] iniial 0,0 mol L K w 4 10 [OH ] 5 10 mol L [H O ] 0,0 d) HA H O A H O [A ] [H O ] K a [ HA ] [ HO ] [H O ] [HA] [OH - ] K a [ HA ] 1 1,8 10 0,15 1,64 10 mol L 5 4 Kw 10 [ HO ] 164, 10 61, 10 mol L 8. Establee un riterio para determinar si una disoluión es áida, básia o neutra en términos de la [OH - ]. Áida: [OH ] < 10 7 Neutra: [OH ] 10 7 Básia: [OH ] > Eplia por qué aunque la onentraión de un áido sea 10-1 M, o inluso menor, la onentraión de iones oonio en la disoluión va a ser mayor de Ion oonio es lo mismo que ion hidronio, H O. En una disoluión auosa de un áido, los iones oonio provienen de la ionizaión del áido y del equilibrio de autoionizaión del agua, según los siguientes equilibrios: HA H O A H O H O H O OH H O Habitualmente, la ionizaión del áido produe muho más H O que la autoionizaión del agua, por lo que esta última no se tiene en uenta. Pero uando la onentraión del áido es etremadamente pequeña, la [H O ] proveniente del H O puede ser mayor que la que proviene del propio áido. Se umple que la [H O ] es la suma de la que proviene del áido más la que proviene del agua: [H O ] [A ] [OH ] [A ] 10 7 En el aso de que la diluión fuese infinita: [H O ] Completa la siguiente tabla de datos obtenida en el laboratorio para varias disoluiones de un mismo ompuesto a varias temperaturas: Disoluión Temperatura, C Conentraión [H ] [OH - ] a , , b , , , ,0 9, d ,5 5, Las soluiones están en negrita en las asillas sombreadas. Conviene omenzar por la K w de la línea d, y ese valor utilizarlo para determinar [OH ] en la línea a. También se puede empezar por [H O ]. 11. Eplia por qué la K b del agua que se da en la tabla es 1, si el produto iónio del agua vale En el equilibrio de autoionizaión del agua: H O H O OH H O Se pueden estableer dos onstantes diferentes K a y K w, que están relaionadas entre sí: K W [OH ] [H O ] y K a 4 [OH ][HO ] Kw 10 1, [H O] [H O] 55,5 1. Haiendo uso de los datos de la Tabla 6.5 alula la onentraión de las espeies iónias presentes en una disoluión 0, M de amoniao. NH H O NH 4 OH - 5 [OH ][NH 4 ] Kb 1,8 10. [NH ] 0, 1,8 10 0, 1,89 10 ph 5 [NH 4 ] [OH ] 1,89 10 mol L [NH ] - 0, - 1, ,198 mol L K w

3 76 06 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES 1. Utilizando los datos de la Tabla 6.5, india en uáles de los siguientes áidos se puede realizar la aproimaión y en uáles no: a) áido aétio b) áido nitroso ) áido fluorhídrio d) áido ianhídrio. a) Sí se puede, ya que K a 1, < b) La K a del áido nitroso es 5, > 10 4, por tanto no puede haerse. ) La K a del HF es 6, > 10 4, por tanto no puede haerse. d) La K a del HCN es 7, 10 0 < 10 4, por tanto sí puede haerse. 14. India uál es el áido o la base onjugada de los siguientes iones y si produirán hidrólisis en disoluión auosa espeifia si se omportarán omo áidos o omo bases, y el tipo de ph de la disoluión: a) Cl - b) NO - ) HS - d) NH 4. Espeie Áido o base onjug. Hidrólisis Comportamiento ph Cl HCl No Neutro Neutro NO HNO No Neutro Neutro HS H S Sí Básio Básio NH 4 NH Sí Áido Áido 15. India el ph de las disoluiones auosas de las siguientes sales. Justifia la respuesta. a) Nitrato amónio. b) Perlorato potásio. ) Biarbonato sódio. a) ph áido. El ion amonio trata de eder un protón para dar amoniao: NH 4 H O NH H O b) ph neutro. Ni el anión perlorato, ClO 4, ni el atión potasio, K, eperimentan hidrólisis. ) ph básio. El anión biarbonato trata de aptar un protón del agua liberando OH. HCO H O H CO OH 16. Considera disoluiones auosas de idéntia onentraión de los siguientes ompuestos: HNO, NH 4 Cl, NaCl y HF. a) Dedue si las disoluiones serán áidas, básias o neutras. b) Ordénalas por orden reiente de ph: Datos: K a [HF] 1, K b [NH ] 1, a) HNO : áido fuerte, ph áido, muy bajo. NH 4 Cl: Sal. El ion amonio eperimenta hidrólisis, trata de eder un protón al agua, ph áido. NaCl: Sal, ni el Cl ni el Na eperimentan hidrólisis, ph neutro. HF: áido débil, ph áido, no demasiado bajo. b) Orden de menor a mayor ph: HNO < HF < NH 4 Cl < NaCl 17. Se preparan disoluiones auosas de igual onentraión de HCl, NaCl, NH 4 Cl y. a) Qué disoluión tendrá mayor ph? b) Qué disoluión tendrá menor ph? ) Qué disoluión es neutra? d) Qué disoluión no ambiará su ph al diluirla? a) El al disolverse se disoia totalmente liberando OH, tendrá un ph > 7. b) El áido lorhídrio es un áido fuerte que en disoluión auosa está totalmente ionizado, dando un ph muy bajo. ) El NaCl da lugar a disoluiones neutras, ph 7, pues ninguno de los iones a que da lugar en disoluión auosa eperimenta hidrólisis. d) De nuevo el NaCl, pues al diluir la disoluión su ph sigue siendo Cuál será la molaridad (número de moles por litro) de un áido sulfúrio onentrado, si en la etiqueta de la botella se india densidad 1,79 g/m y riqueza 96 %? Utilizando fatores de onversión a partir de 1 L de H SO 4 onentrado impuro, y realizando las siguientes transformaiones, llegamos al n.º de moles: X densidad Volumen ml 1,79 g/ml 96/100 masa impura X riqueza masa pura : M moleular n.º moles 1mol 98 g 17,5 moles Molaridad H SO 4 n.º moles/n.º litros 17,5 moles L 19. Establee las ondiiones del punto de equivalenia para las siguientes neutralizaiones, en términos de moles. a) Áido lorhídrio hidróido sódio. b) Áido sulfúrio amoniao. ) Áido nítrio hidróido bário. d) Áido ortofosfório hidróido álio. a) N.º moles HCl N.º moles b) n.º moles H SO 4 N.º moles NH ) N.º moles HNO N.º moles Ba(OH) d) N.º moles H PO 4 N.º moles Ca(OH) 0. Se disuelven 0 g de áido sulfúrio puro en agua hasta obtener 500 ml de disoluión. a) Determina la molaridad de diha soluión. b) Qué volumen de 0, molar se neesita para neutralizar hasta el punto de equivalenia 5 ml de la disoluión anterior? a) Molaridad H SO 4 n.º moles/n.º litros 0 g 98 g mol 0,5L 1 0,4 moles L b) H SO 4 Na SO 4 H O V n.º moles H SO 4 n.º moles V HSO4 M HSO4 V M VHSO MH SO 5 ml 0,4 moles L 4 4 M 0, moles L 100 ml

4 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES Justifia el rango de ph (áido, neutro o básio) del punto de equivalenia, uando se valora: a) Una disoluión de hidróido sódio on áido lorhídrio. b) Una disoluión de hidróido potásio on áido aétio [áido etanoio]. ) Una disoluión de amoniao on áido lorhídrio. d) Una disoluión de áido lorhídrio on amoniao. a) Neutro. Ninguno de los iones presentes en la disoluión final eperimenta hidrólisis. b) Básio. El ion aetato presente en la disoluión final eperimenta hidrólisis liberando OH : A H O HA OH ) Áido. El ion amonio, NH 4, presente en la disoluión final, tiene tendenia a eder un protón al agua omo onseuenia, el ph será áido: NH 4 H O NH H O d) Igual que el aso ), pues en el punto de equivalenia están las mismas espeies químias.. Dibuja el dispositivo eperimental neesario para valorar la aidez de un vinagre (áido aétio) utilizando una disoluión de hidróido sódio 0,1 M. Razona el ph del punto de equivalenia y el indiador que utilizarías, fenolftaleína (intervalo de viraje 8,0-9,8) o naranja de metilo (intervalo de viraje,1-4,4). j Cuestiones y problemas 1. Cuál es la diferenia entre un áido fuerte y un áido débil? Un áido fuerte en disoluión auosa está totalmente disoiado en sus iones. Un áido débil no está totalmente disoiado, y en la disoluión auosa oeisten moléulas de áido sin disoiar on los iones produidos en la disoiaión.. India si es verdadera o falsa la siguiente proposiión: «El áido lorhídrio etremadamente diluido es un áido débil». Justifia tu respuesta. Aunque esté muy diluido, el áido lorhídrio es un áido fuerte y estará totalmente ionizado. Otra osa es que la disoluión tenga una onentraión baja de iones hidronio debido a la onentraión tan baja del áido.. India todas las espeies químias presentes en una disoluión auosa de áido lorhídrio. H O, Cl, H O, y también hay iones OH provenientes de la autoionizaión del agua. Si la disoluión es diluida, no quedará HCl sin disoiar. 4. Por qué en las tablas de K a no apareen nuna las onstantes de disoiaión del áido nítrio y del áido lorhídrio? Porque se trata de áidos fuertes, que en disoluión auosa están totalmente disoiados. 5. Cómo se eplia que la onstante del equilibrio de disoiaión del agua sea K a 1, y el produto iónio del agua valga K w 10-14? Disoluión de áido de onentraión onoida Disoluión de base para valorar indiador HA A Na H O En la neutralizaión se forma aetato sódio que permanee ionizado. El anión aetato en disoluión eperimenta hidrólisis, trata de aptar un protón del agua liberando OH. A H O HA OH omo onseuenia, el ph del punto de equivalenia está por enima de 7. Por tanto, será mejor utilizar fenolftaleína, pues su viraje de olor se produe a un ph más próimo al del punto de equivalenia. Es la misma pregunta que la de la atividad 9. Se ha repetido porque es muy importante que los alumnos vean laramente la diferenia entre las dos onstantes. 6. India las espeies químias presentes en una disoluión auosa de áido fluorhídrio. K a HF 7, H O, HF, H O, F. También hay OH provenientes de la autoionizaión del agua. En este aso, en la disoluión sí hay HF sin disoiar, pues se trata de un áido débil (véase la uestión ). 7. Haiendo uso de los valores de K a de la tabla de la Atividad 10 (en el apartado 6.8 de la Unidad), india uáles de los siguientes aniones se omportan omo bases de Brönsted: Cl -, CH COO -, NO -, CN -. Justifia la respuesta. a) Cl HCl H O Cl H O El HCl es un áido fuerte. La euaión está totalmente desplazada a la dereha, el loruro no tiene ninguna tendenia a aptar un protón, no se omporta omo base de Brönsted. b) CH COO CH COOH H O CH COO H O El áido aétio (CH COOH) es un áido débil. Cuando en una disoluión auosa hay anión aetato (CH COO ), este trata

5 78 06 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES de apturar los H O provenientes de la autoionizaión del agua para regenerar el equilibrio de más arriba. El CH COO se omporta omo una base de Brönsted. ) NO HNO H O NO H O El HNO es un áido fuerte. La euaión está totalmente desplazada a la dereha, el nitrato no tiene ninguna tendenia a aptar un protón, no se omporta omo base de Brönsted. d) CN HCN H O CN H O El áido ianhídrio (HCN) es un áido débil. Cuando en una disoluión auosa hay anión ianuro (CN ), este trata de apturar los H O, provenientes de la autoionizaión del agua, para regenerar el equilibrio de más arriba. El CN se omporta omo una base de Brönsted. 8. Eplia por qué al mezlar 10 ml de áido aétio 0, M on 0 ml de hidróido de sodio 0,1 M la disoluión resultante no es neutra. India si su ph será mayor o menor de 7. HA NaA H O La reaión transurre mol a mol. N.º mol HA n.º mol N.º moles HA V M 1 10 L 0, mol L 10 moles N.º moles V M 10 L 0,1 mol L 10 moles por tanto, la neutralizaión es total. Al final en la disoluión tenemos aetato sódio que está totalmente ionizado NaA Na A. El anión aetato proviene del áido aétio que es un áido débil, por tanto eperimenta hidrólisis, trata de aptar un protón del agua según el equilibrio: A H O HA OH en el que se liberan OH. Como onseuenia, el ph será básio. 9. Calula el ph de una disoluión en la que la onentraión de iones hidronio vale: a) 4, 10-5 mol L -1 b) 0,01 mol L -1 ), mol L -1 ph -log [H O ] a) ph -log 4, ,8 b) ph -log 0,01 1,9 ) ph -log, , La erveza tiene un ph de 4,7. Cuál será su onentraión de iones hidronio e iones hidróido? [H O ] anti log (-ph) anti log (-4,7) 10 5 [OH ] K w /[H O ] 10 4 / Calula el ph de una disoluión uya onentraión de iones hidróido vale, ph -log [H O ] -log K w /[OH ] -log 10 4 / ,48 1. Calula la onentraión de una disoluión de áido lorhídrio uyo ph es 1,1. [H O ] anti log (-ph) anti log (-1,1) 0,074 mol L [HCl] [H O ] 0,074 mol L 1. Calula los gramos de hidróido potásio neesarios para preparar 50 ml de una disoluión auosa uyo ph sea 10. Datos: masas atómias O 16, H 1, K 9. El KOH está totalmente ionizado KOH K OH [KOH] in [OH ] 10 4 /[H O ] 10 4 /antilog (-ph) 10 4 /antilog (-10) 10 4 N.º moles KOH V M 0,50 L 10 4 mol L, moles N.º g KOH n.º moles KOH Mm KOH, moles 56 g mol 1,4 10 g 14. Calula el ph de las siguientes disoluiones: a) HCl 0,1 M. b) Áido aétio 0,1 M. Dato: K a CH COOH 1, a) ph 1,0 b) Ka ph -log [H O ] -log 0,1 1 [ HO 5 ] K [ H ] 18, 10 01, a 0 1,4 10 mol L ph log,9 15. Calula el ph de una disoluión 0,0 M de áido hipoloroso si su K a vale, HClO H O ClO H O En el equilibrio - [ClO ][HO ] Ka [ HClO] [H O ] K, 10 0, a ph -log [H O ] -log ,09 Para profundizar 16. Calula las onentraiones de todas las espeies eistentes en una disoluión 0,10 M de un áido HA uya K a, Calula también el grado de disoiaión y el ph de la disoluión. HA H O A H O En el equilibrio: - [A ][HO ] Ka [ HA] 5 Ka 5, 10 01, 1,87 10

6 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES [H O ] [A ] 1,87 10 mol L [HA] 0,1-1, ,098 mol L ph -log [H O ] -log 1,87 10,7 [H O] la del agua pura 55,55 mol L Cálulo del grado de disoiaión: [A ][HO ] α Ka [ HA ] ( 1 α) Ka,5 10 α 01, 5 α 1, , % 17. India uáles son las bases onjugadas de los siguientes áidos. Esribe los equilibrios de disoiaión en agua de dihas bases y alula el valor de sus K b. a) HCN K a 4, b) HClO K a 1,1 10 ) HNO K a 5, a) CN CN H O HCN OH K b K w /K a 10 4 /4,9 10 0, b) ClO ClO H O HClO OH K b K w /K a 10 4 /1,1 10 9,1 10 ) NO NO H O HNO OH K b K w /K a 10 4 /5, , Sabiendo que el bromuro amónio es un eletrolito fuerte, alula el ph de una disoluión auosa 0,15 M de este ompuesto. Dato: K a NH 4 5, BrNH 4 Br NH 4 El ion amonio eperimenta hidrólisis, ediendo un protón y omportándose omo un áido: NH 4 H O NH H O [NH ][HO ] Ka [ NH ] 4 Ka 5,6 10 0,15 1,87 10 ph 5, Calula el volumen de áido perlório 0,15 M neesario para neutralizar ada una de las siguientes bases: a) 15 ml de disoluión de hidróido bário 0, M. b) 0, g de hidrógeno arbonato sódio. Datos: masas atómias C 1 Na H 1 O 16. a) HClO 4 Ba(OH) Ba(ClO 4 ) H O En el punto de equivalenia, se umple que: n.º moles HClO 4 n.º moles Ba(OH) V HClO4 V HClO4 M HClO4 V Ba(OH) M Ba(OH) VBa(OH) M BA(OH) L 0, 15 0, mol L MHClO 015, mol L 4 0, L b) El biarbonato sódio (NaHCO ) está disoiado en Na y anión biarbonato (HCO ). Este último anión se omporta omo una base y apta un protón del áido para dar áido arbónio, que se desompone en dióido de arbono y agua. El proeso global se puede representar por la euaión: HClO 4 NaHCO NaClO 4 H O CO Cada anión apta un únio protón. En el punto de equivalenia se umple que: n.º moles HClO 4 n.º moles NaHCO V HClO4 M HClO4 n.º g NaHCO /Mm NaHCO V HClO4 n.º g NaHCO /Mm NaHCO M HClO4 0, g/84 g mol 0,15 mol L 0,04 L 0. Se añaden 1,08 g de HClO a 47 ml de una disoluión de NaClO 0,015 M. Admitiendo que el volumen de la disoluión no varía, alula las onentraiones finales de todas las espeies presentes, sabiendo que la onstante de ionizaón del HClO vale K a 1, Datos masas atómias: H 1,0 Cl 5,5 O 16 g Na. 1,08 g HClO 1,08/68,5 0,016 moles HClO [HClO ] 0,016 moles /0,47 L 0,07 mol L El NaClO es un eletrolito fuerte y está totalmente disoiado en sus iones: Na y ClO. Cuando añadimos HClO, este se omporta omo un áido débil y se disoia parialmente, según la euaión: HClO H O ClO H O En el equilibrio hay ClO, H O y HClO sin disoiar. Respeto al ClO, una parte () proviene de la disoiaión del áido, y otra, que estaba ya en la disoluión antes de añadir el áido, proviene del NaClO ( 1 0,015 M). Todo el H O proviene de la disoiaión del áido (). Con lo que podemos esribir: [ClO ] 1 0,015 [H O ] [HClO ] - 0,07 - Y la K a del áido se puede esribir omo: [ClO ][HO ] Ka 1,1 10 [HClO ] ( 0, 016 ) 0, 07 ( ) 1 Que operando se onvierte en: 0,07-4, y resolviendo la euaión de segundo grado se obtiene que: [H O ] 1,1 10 Se ha despreiado la soluión negativa por no tener sentido físio.

7 80 06 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES [H O ] 1,1 10 mol L [ClO ] 1 0,015 0,015 1,1 10 0,06 mol L [HClO ] - 0,07-0,07-1,1 10 0,06 mol L ph -log [H O ] -log 1,1 10,45 1. Se diluyeron en agua 110 ml de áido sulfúrio omerial hasta ompletar 000 ml de disoluión. Para neutralizar hasta el punto de equivalenia 5,0 ml de este áido diluido se neesitaron 18,0 ml de disoluión de hidróido sódio 0,50 M. Cuál es la onentraión en g/l del áido omerial? Datos: masas atómias S O 16 H 1. H SO 4 Na (SO 4 ) H O Cuando se alanza el punto de equivalenia, se umple que: M HSO(dil) 4 n.º moles H SO 4 (dil) n.º moles V HSO4 M HSO4 (dil) V M V M V HSO 4 0,9 mol L 0, 018 L 0,50mol L 0, 005 L En 000 ml L de disoluión de H SO 4 0,9 M habrá 0,9 moles de este áido, que en gramos son: n.º g H SO 4 () n.º moles H SO 4 Mm H SO 4 0,9 moles 98 g mol 176,4 g Conentraión del áido omerial (g/l) 176,4 g/0,11 L 160 g/l. Se añaden 7 g de amoniao en la antidad de agua neesaria para obtener 500 ml de disoluión. Calula: a) El ph de la disoluión resultante. b) Qué volumen de áido lorhídrio 0,1 M se neesitará para neutralizar ompletamente 50 ml de la disoluión anterior? Datos: masas atómias N 14 H 1. 7g/17gmol a) [ NH ] 0,8 mol L 0,5L NH H O NH 4 OH - [NH 4 ][OH ] 5 Kb 1,8 10 [NH ] 08, [ OH ] 1,8 10 0,8, poh -log [OH ] -log,8 10,4 ph 14 - poh 14 -,4 11,6 b) La reaión transurre mol a mol, omo se representa en la euaión: NH HCl a. NH 4 Cl N.º moles HCl n.º moles NH V NH M NH 0,5 L 0,08 mol L 0,05 moles N.º L HCL n.º molhcl 0, 05 mol M 0,1 mol L HCl 05, L. a) Halla el ph de la disoluión resultante de disolver 4 g de hidróido sódio en el agua neesaria para obtener 50 ml de disoluión. b) Calula el volumen en ml de áido sulfúrio 0,05 M neesario para neutralizar ompletamente 50 ml de esta disoluión. n.º g 4 a) N.º moles Mn 40 01, mol n.º moles 01, [] 04, mol L n.º L 05, En disoluión, el está totalmente disoiado en sus iones: Na OH [OH ] [] antes de disoiarse 0,4 mol L ph 14 - poh 14 - (-log [OH ]) 14 (-log 0,4) 1,6 b) La neutralizaión se puede representar por la euaión: H SO 4 Na SO 4 H O y se umple que n.º moles n.º moles H SO 4 : V HSO 4 V M M V M (V HSO4 M HSO4) HSO 4 50 ml 0,4 mol L 0,05 mol L 1 00 ml 4. India el ph aproimado de una disoluión, sabiendo que on los siguientes indiadores produe los siguientes olores: amarillo on naranja de metilo, inoloro on fenolftaleína, azul on azul de bromotimol. (Utiliza la informaión de la Tabla 6.10.) La fenolftaleína nos die que el ph es inferior a 9,5. El bromotimol nos die que es superior a 7,6. El ph está omprendido entre 7,6 y 9,5 5. Se dispone de una disoluión de áido aétio (etanoio) 0,055 M. Calula: a) Su grado de disoiaión y su ph. b) La molaridad que debería tener una disoluión de áido lorhídrio para que su ph fuera igual al de la disoluión de áido aétio. a) HA H O A H O (1 - α) α α [A ] [HO ] α KHA [HA] ( 1 α) KHA α 1,8 10 0,055 5 α 0, 018 ph -log [H O ] -log α -log 0,055 0,018,0

8 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES b) Si ph [H O ] 10 Como el HCl es un áido fuerte está totalmente disoiado y entones se umple: [HCl] iniial [H O ] equilibrio El áido benzoio (C 6 H 5 COOH) es un buen onservante de los alimentos, ya que inhibe el desarrollo mirobiano, siempre y uando el medio reado posea un ph menor de 5. Dedue, mediante álulos numérios, si una disoluión auosa de áido benzoio de onentraión 6,1 g/l es adeuada omo líquido onservante. Datos: K a benzoio 6, masas atómias: C 1 H 1 O 16. Mm C6H5 COOH ,1 g L 6,1 g L /1 g mol 0,05 mol L [C 6 H 5 COOH] Para abreviar en lo que sigue, el áido benzoio lo representamos por HA (un anión, A, y un protón, H ). El áido se disoia según el equilibrio: HA H O A H O [en equilibrio] - K HA [A ][HO ] [HA] [H O ] K 6,5 10 0,05 1,8 10 HA 5 ph -log [H O ] -log 1,8 10,74 Como el ph es menor de 5, sí puede utilizarse omo onservante. 7. A 50 ml de una disoluión 0,1 M de un áido monoprótido débil, uya K a vale,5 10 -, se le añaden 450 ml de agua. Determina: a) La variaión del grado de disoiaión del áido. b) La variaión del ph de la disoluión. HA H O A H O [en equilibrio] (1 - α) α α [A ][HO ] α α KHA [HA] ( 1 α) 1 α No se puede haer ninguna simplifiaión, la K a es demasiado alta. Después de operar, se obtiene la euaión de segundo grado: α K a α - K a 0 α K a ± K K a 4 Disoluión iniial: 0,1 M K a,5 10 α ±,5 10 (,5 10 ) 4 0, 1,5 10 0, 1 0,44 a ph -log [H O ] -log α -log (0,1 0,44) 1,5 Disoluión diluida: 0,01 M (el volumen se ha heho 10 vees mayor) K a,5 10 α,5 10 ± (,5 10 ) 4 0,01,5 10 0, 01 0,81 ph -log [H O ] -log α -log (0,01 0,81),09 8. Se dispone de 50 ml de una disoluión que ontiene 5 g de áido bromoaétio (bromoetanoio) uya K a 1, Esribe los equilibrios orrespondientes y alula: a) El grado de disoiaión. b) Los gramos de hidróido potásio neesarios para neutralizar ompletamente el áido. Se supone que la adiión de KOH no produe aumento de volumen. Datos: masas atómias C 1 O 16 H 1 Br 79,9 K 9,1. El áido bromoaétio tiene de fórmula BrCH COOH, pero por simpliidad lo denominaremos HABr. n.º moles HABr n.º g HABr /Mm HABr 5/18,9 0,06 mol [HABr] n.º moles HABr /n.º L HABr 0,06/0,5 0,14 mol L a) HABr H O ABr H O [en equilibrio] (1 - α) α α [ABr ] [HO ] α Ka [ HABr ] [HABr] 1 α Si haemos la aproimaión de que 1 - α 1 (el valor de K a se enuentra en el límite para haer esta aproimaión), la epresión anterior queda reduida a: K a [HABr] a, on lo que: K α a 1, , 0, 094 b) La neutralizaión transurre mol a mol: n.º moles KOH n.º moles HABr 0,06 moles n.º g KOH n.º moles KOH Mm KOH 0,06 56,1,0 g j La ontaminaión atmosféria y la lluvia áida Cuestiones 1. La lluvia áida la produe: a) El dióido de arbono disuelto en agua. b) El dióido de azufre y los óidos de nitrógeno disueltos en agua. ) El nitrógeno atmosfério uando reaiona debido a la radiaión ultravioleta. d) Solamente la ontaminaión industrial. La respuesta orreta es la b)

9 8 06 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES. Busa en Internet e india si es verdadera o falsa la siguiente afirmaión: «La lluvia áida es un problema loal que solo se produe en las proimidades de las grandes onentraiones industriales». Falso. La lluvia áida ha llegado a ser un problema internaional, pues muhas vees sus efetos se ponen de manifiesto a grandes distanias del foo emisor de la ontaminaión, inluso en otros países. En los años setenta del pasado siglo, en Inglaterra se deidió luhar ontra la gran ontaminaión de las zonas industriales onstruyendo altísimas himeneas que permitiesen diluir en la atmósfera los gases emitidos y disminuyese así su efeto ontaminante sobre las iudades de su entorno, lo que permitió haerlas más habitables. A los poos años, y de forma independiente, se desubrió un gran deterioro en los bosques y eosistemas de Noruega produido por lluvia áida. Cuando se investigaron las ausas, se omprobó que los óidos de nitrógeno y azufre emitidos por las altas himeneas inglesas eran transportados por los vientos dominantes del sur-oeste hasta los bosques de Noruega, donde volvían al suelo en forma de lluvia áida.. Qué es el estrés de las plantas, produido por la lluvia áida? Los protones H proedentes de la lluvia áida arrastran iones del suelo, omo hierro, alio, aluminio, plomo o zin. Como onseuenia, se produe un empobreimiento de los nutrientes eseniales de las plantas que las hae más vulnerables a las plagas.