Ejercicios ácido base selectividad






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Cálculos:

Volumen total = 20 mL + 15,2 mL = 35,2 mL = 0,0352 L

Según la reacción de neutralización el número de moles de Ba(C6H5COO)2 es 0,0076 moles, los mismos que de Ba(OH)2

Y al disociarse, el número de iones C6H5COO- será: 0,0076 x 2 = 0,0152 moles

Y la concentración inicial de iones C6H5COO- será: 0,0152/0,0352 = 0,4318 M

C6H5COO-

+

H2O

 

C6H5COOH

+

OH-

0,4318 - X










X




X

Aplicando la constante de equilibrio a la reacción de hidrólisis:
Kh = 10-14/6,5.10--5 = X2/(0,4318-X)

Despreciando X frente a 0,4318, obtenemos que:
X = [OH-] = 1,24.10-5

Por lo que pOH = - log[OH-] = 4,91

Y el pH = 14 - 4,91 = 9,09

Básico como corresponde a la disolución de una sal de ácido débil y base fuerte

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2007

3)Justifica la variación, si la hay, del grado de disociación cuando se diluye con agua una disolución 0,5 M de ácido acético.

El grado de disociación  es el tanto por uno disociado

Para el ácido acético




CH3-COOH

+

H2O



CH3-COO-

+

H3O+

Para 1 mol

1 - 

















Para 0,5M

0,5 (1 -  )










0,5 




0,5 

Aplicando la constante del ácido

Ka = (0,5 )2/[0,5(1- )] = 0,5 2/(1- )

Si despreciamos el  del denominador porque es muy pequeño respecto de 1

Ka = 0,5  2

Para que Ka permanezca constante, si disminuye la concentración del ácido al diluir (en nuestro caso el 0,5 M disminuye) el  2 debe aumentar, es decir, aumenta el grado de disociación  al diluir

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCION 1 JUNIO 2008

3) Responde, justificando brevemente la respuesta, a las siguientes cuestiones:a) ¿Qué le ocurre al pH de una disolución acuosa de un ácido fuerte cuando se le añade agua?
b) Qué le ocurre a la constante de ionización de un ácido fuerte cuando a una disolución acuosa del mismo se le añade agua?
c) ¿Qué le ocurre al grado de disociación de una disolución acuosa de un ácido débil cuando se le añade agua?

a)Para un ácido fuerte HA, es decir, que está completamente disociado según:

HA  H+ + A-

Si añadimos agua disminuye la concentración del ácido y, por tanto, disminuye la concentración de H+ presentes en la disolución. Esto significa que al añadir agua el pH aumenta (menor acidez)

b) La constante de ionización no varia. La constante de un ácido fuerte, sea de la concentración que sea siempre es infinito ya que se encuentra completamente disociado. Si el ácido fuera débil tampoco variaría al variar la concentración ya que la constante (por eso se llama constante) de cualquier equilibrio no varia (sólo varía al variar la temperatura)

c) El grado de disociación  aumenta al añadir agua. Si la concentración del ácido disminuye (que es lo que ocurre al añadir agua), para mantener constante la constante de ionización del ácido, el grado de disociación debe aumentar

Recordemos para un ácido de concentración inicial "c":

 

HA

 

H+

A-

Inicio

c

 

0

0

Equilibrio

c(1 -  )

 

c

c

Y resulta que la Ka = c 2/(1 -  )

Si despreciamos  respecto a 1, la Ka = c 2. Para que el producto c 2 permanezca constante, si disminuye "c", "" debe aumentar.

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 2 JUNIO 2008

5)a) Determinar el pH de uma disolución acuosa que es 0,4 M en ácido acético y 0,4 M en acetato de sodio.
Para el ácido acético: Ka = 1,8x10-5
b)
Determina el pH de una disolución acuosa que es 0,4 M en cloruro de amonio.
Para el amoniaco: Kb = 1,8x10-5

a)Se trata de una disolución amortiguadora con los siguientes equilibrios:

Disociación del ácido:
CH3-COOH   CH3-COO- + H+

Hidrólisis de la sal después de su disociación: CH3-COONa  CH3-COO- + Na+
CH3-COO- + H2O   CH3-COOH + OH-

Aplicando la constante al primer equilibrio, considerando que:
[CH3-COOH] = [ácido] y [CH3-COO-] = [sal], tenemos
Ka = [sal][H+]/[ácido]
1,8x10-5 = 0,4[H+]/0,4;
[H+] = 1,8x10-5 ;
pH = - log(1,8x10-5) = 4,7447

b)Se trata de una sal de ácido fuerte y base débil que se hidroliza después de su disociación




NH4Cl



NH4+

+  Cl-

Inicio

0,4




0

  0

Disociado

0




0,4

  0,4

Y la hidrólisis del NH4+ :




NH4+

+  H2O



NH4OH

+  H+

Inicio

0,4







0

  0

Equilibrio

0,4 - x







x

  x

Aplicando la constante al equilibrio de hidrólisis:
Kw/Kb = [NH4OH][H+]/[ NH4+]
10-14/1,8x10-5 = x2/(0,4 - x);
despreciando x respecto a 0,4
x = 1,49x10-5 y
pH = 4,8266

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2008

5. Una disolución 1,0 M de ácido benzoico (monoprótico) tiene una concentración de ion hidrógeno 8,0x10-3. Determina:
a) La constante de ionización del ácido benzoico.
b) La concentración de ácido benzoico necesaria para que su grado de disociación sea 0,1

a) El ácido benzoico se disocia con los valores de las distintas especies que se indican

C6H5-COOH

 

C6H5-COO-

+

H+

1 - 8x10-3

 

8x10-3

 

8x10-3

por lo que la constante de disociación será:

Ka = (8x10-3)2/(1-8x10-3) = 6,45x10-5

b)Teniendo en cuenta que los valores de las distintas especies en función de la concentración C son los que se indican

C6H5-COOH

 

C6H5-COO-

+

H+

C(1 -  )

 

 .C

 

 .C

0,9C

 

0,1C

 

0,1C

deberá cumplirse que

6,45x10-5 = (0,1C)2/0,9C ; de donde

C= (6,45x10-5x0,9)/0,12 = 5,8x10-3

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2008

5. Determina el pH y el grado de disociación de una disolución obtenida al disolver 2 g de ácido salicílico, ácido monoprótico cuya masa molar vale 138 g/mol, en 100 ml de agua, admitiendo que la presencia del soluto no afecta al volumen final de la disolución.
Constantede ionización del ácido salicílico Ka = 1,1x 10-3

Moles de ácido 2/138 = 0,01449
Molaridad del ácido = 0,01449/0,1 = 0,14493 M

H(Salic)



H+

(Salic)-

0,14493 - x

 

x

x

   1,1x10-3 = x2/(0,14493 - x)

despreciando la x del denominador y despejando: x = [H+] = 0,0126263

El pH de la disolución: pH = -log[H+] = 1,8987

grado disociación del ácido = 0,0126263/0,14493 = 0,08712 ;
es decir 8,712% disociado

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 1 JUNIO 2009

5. A 50,0 ml de hidróxido de sodio 0,100 M se les añade ácido acético 0,100 M. Calcula el pH después de añadir los siguiente volúmenes de ácido:
a) 25,0 ml. (1,25 puntos)
b) 75,0 ml. (1,25 puntos)
Para el ácido acético Ka = 1,8x10-5.

Se trata de una reacción de neutralización

a) moles iniciales de NaOH = 0,050 x 0,1 = 0,0050 moles de NaOH
moles iniciales de CH3-COOH = 0,025 x 0,1 = 0,0025




NaOH

+

CH3COOH



CH3-COONa

+

H2O

Inicio (moles)

0,0050




0,0025




0




0

Después de la reacción

0,0025




0




0,0025







El NaOH es una base fuerte por lo que el CH3-COONa que es una sal de ácido débil y base fuerte y que se hidroliza, prácticamente no influye .

El NaOH está completamente disociada según:
NaOH  Na+ + OH-

Por lo que la concentración de OH- será, siendo el volumen total de 0,075 litros:
[OH-] = 0,0025/0,075 = 0,03333 M

Por lo que el pOH = -log 0,3333 = 1,4771 y pH = 14 -1,4771 = 12,5229

b) moles iniciales de NaOH = 0,050 x 0,1 = 0,0050 moles de NaOH
moles iniciales de CH3-COOH = 0,075 x 0,1 = 0,0075




NaOH

+

CH3COOH



CH3-COONa

+

H2O

Inicio (moles)

0,0050




0,0075




0




0

Después de la reacción

0




0,0025




0,0050







Se trata de una disolución amortiguadora, de volumen 0,125 litros, formada por:
- un ácido débil de concentración 0,0025/0,125 = 0,02 M, que se disocia según:
CH3COOH   CH3-COO- + H+
- una sal de concentración 0,0050/0,125 = 0,04 M, que se hidroliza después de su disociación (CH3-COONa  CH3-COO- + Na+ ) según:
CH3-COO- + H2O   CH3COOH + OH-

Aplicando la constante de equilibrio al primer equilibrio y considerando de forma aproximada:
[CH3COOH] = [concentración inicial del ácido] = 0,02 M
[CH3-COO-] = [concentración inicial de la sal] = 0,04 M

1,8 x 10-5 =([CH3-COO-].[H+])/[CH3COOH]

1,8 x 10-5 =( 0,04 [H+])/0,02;

De donde [H+] = 9,0 x 10-6

Y pH = -log 9,0 x 10-6 = 5,0458

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2009

5. Se disuelven 1,5 gramos de una muestra de hidróxido de calcio en agua hasta obtener 150 ml de disolución. A continuación, se toman 20 ml de esta disolución y se neutralizan con ácido clorhídrico 0,25 M, para lo que se emplean 15 ml de este ácido. Calcula el porcentaje de hidróxido de calcio presente en la muestra (2,5 puntos)
Masas atómicas: Calcio: 40; Oxígeno: 16; hidrógeno: 1

Masa molecular Ca(OH)2 = 40 + 32 + 2 = 74

Masa de muestra en los 20 ml = 1,5 x 20/150 = 0,2 gramos

Reacción de neutralización:
Ca(OH)2 + 2HCl  CaCl2 + 2 H2O

Moles HCl gastados en la neutralización = 0,015 x 0,25 = 0,00375 moles

Cada 2 moles HCl gastados 1 mol Ca(OH)2 neutralizado
Por 0,00375 moles HCl  0,001875 moles Ca(OH)2 puro

Masa de Ca(OH)2 puro = 0,001875 x 74 = 1,13875 gramos

% de Ca(OH)2 puro en la muestra = 1,13875/0,2 x 100 = 69,375%

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 2 JUNIO 2010

4. a) Calcula los gramos de ácido acético que es preciso disolver en agua para obtener 1 litro de una disolución que tenga un pH de 2,7. (1,25 puntos)
b) Calcula el pH resultante si al litro de la disolución del apartado anterior se le añaden 4 gramos de hisróxido de sodio, admitiendo que el volumen no cambia (1,25 puntos)
Masas atómicas: M(C) = 12; M(O) = 16; M(H) =1; M(Na) = 23
Para el ácido acético, Ka = 1,8x10-5

a)Como el pH = - log[H3O+]
Si log[H3O+] = - 2,7
[H3O+] = antilog (-2,7) = 1,995 x 10-3

La disociación del ácido acético, en donde C es la concentración del ácido en moles/litro:

CH3COOH + H2O



CH3COO- +

H3O+

C - 1,995 x 10-3

 

1,995 x 10-3

1,995 x 10-3

Ka = [CH3COO-][ H3O+]/[CH3COOH]

Es decir:

1,8x10-5 = (1,995 x 10-3)2/( C - 1,995 x 10-3)

Despreciando 1,995 x 10-3 frente a C, se obtiene:

C= (1,995 x 10-3)2/1,8x10-5 = 0,221 M

Masa molecular del ácido acético = 60
Gramos en 1 litro de disolución de ácido acético = 0,221x60 = 13,26 gr

b) Masa molecular del NaOH = 40
Moles de NaOH = 4/40 = 0,1

La reacción:

 

CH3COOH +

NaOH



CH3COONa

H2O

Antes reacción

0,221

0,1




0




Después reacción

0,121

0




0,1




Se trata de una disolución amortiguadora en donde se producen los equilibrios correspondientes a:

La disociación del ácido acético: CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
y la hidrólisis de la sal (después de su disociación): CH3COO- + H2O  CH3COOH + OH-

Como en ambos el equilibrio se establece entre [CH3COOH] y [CH3COO-], aplicando la teoría del equilibrio al primero de ellos y considerando que aproximadamente [CH3COOH] = [ácido] y [CH3COO-] = [sal]

Ka = [sal][ H3O+]/[ácido]

1,8x10-5 = [0,1][H3O+]/[0,121]
[H3O+] = 2,178x10-5
pH = - log 2,178x10-5 = 4,66

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2010

4. Calcula el pH de la disolución que resulta de añadir 1 litro de ácido acético 0,3 molar a 1,5 litros de hidróxido de sodio 0,2 molar. (2,5 puntos)
Para el ácido acético, Ka = 1,8x10-5. Kw = 10-14.

Se trata de una reacción entre un ácido y una base en la que hay una neutralización completa, ya que:
Moles de ácido = 1x0,3 = 0,3 moles de CH3-COOH
Moles de base = 1,5x0,2 = 0,3 moles de NaOH
La reacción de neutralización:

 

CH3-COOH +

NaOH 

CH3-COONa +

H2O

Moles inicio

0,3

0,3

0

 

Moles finales

0

0

0,3

 

Por lo que tendremos una disolución de 0,3 moles de CH3-COONa en un volumen de 2,5 litros (suponemos los volúmenes aditivos). La concentración de la sal será: 0,3/2,5 = 0,12 M
Al ser una sal de ácido débil y base fuerte habrá reacción de hidrólisis después de su disociación:
Disociación de la sal: CH3-COONa   CH3-COO- + Na+
La reacción de hidrólisis del anión:

 

CH3-COO- +

H2O  

CH3-COOH

OH-

Concentración inicial

0,12

 

0

 

Concentración final

0,12 - x

 

x

x

Aplicando la constante para este equilibrio que toma el valor: 10-14/1,8.10-5 =5,56.10-10
5,56.10-10 = x2/(0,12 - x)
Despreciando la x del denominador por pequeña frente a 0,12, calculamos el valor de x que es:
[OH-] = x = 8,16.10-6
Por lo que pOH = -log(8,16.10-6 ) = 5,09; Y pH = 14 - 5,09= 8,91

RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2010

2. Sabiendo que para el ácido acético Ka = 1,8x10-5 y para el amoniaco Kb = 1,8x10-5, indica, justificando la respuesta, el tipo de pH (ácido, básico o neutro) que cabe esperar cuando se disuelven en agua las siguientes sales: (2,5 puntos)
a) Acetato de sodio
b) Cloruro de sodio
c) Cloruro de amonio

a) Acetato de sodio: sal de ácido débil y base fuerte.
Disociación de la sal : CH3-COONa  CH3-COO- + Na+
Por ser el ácido acético débil se hidroliza el anión:
CH3-COO- + H2O   CH3-COOH + OH-

El pH resultante será básico (por los OH- producidos en la hidrólisis)

b) Cloruro de sodio: sal de ácido fuerte y base fuerte.
Disociación de la sal: NaCl  Na+ + Cl-
Como tanto el NaOH como el HCl son electrolitos fuertes, no se produce hidrólisis en ningún caso.

El pH resultante será neutro

c) Cloruro de amonio: sal de ácido fuerte y base débil.
Disociación de la sal: NH4Cl  NH4+ + Cl-
Como el amoniaco es base débil se produce hidrólisis del catión:
NH4+ + H2O   NH3 + H3O+

El pH resultante será ácido (por los H3O+ producidos en la hidrólisis).

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 1 JUNIO 2011

4. a) Calcule qué pH tiene una disolución  de amoniaco 2 M. (1,5 puntos)
b) Calcule el volumen de disolución de ácido clorhídrico 12 M que hay que utilizar para neutralizar 200 mL de la disolución anterior. (1 punto) Kb del amoniaco = 1,8 · 10-5.

a) El amoniaco es una base débil que se disocia según el equilibrio: 

 

NH3

+ H2O

ß à

NH4+

+ OH-

Inicio

2

 

 

0

0

Equilibrio

2-x

 

 

x

x

 

Aplicando la constante de equilibrio Kc = [NH4+]·[OH-]/[ NH3], tendremos: 1,8·10-5 = x2/(2-x);
Despreciando la x del denominador por ser pequeño frente a 2, se calcula fácilmente el valor de x:

x = [ OH-] = 6,0·10-3; por lo que pOH = - log[OH-] = -log(6,0·10-3) = 2,22

y el pH = 14 – pOH = 14-2,22 = 11,78

 

b) En la reacción de neutralización del ácido clorhídrico con el amoniaco se produce cloruro de amonio según:

HCl + NH3 à NH4Cl

En la que cada mol de HCl reacciona con un mol de NH3.

Los moles que tenemos

de NH3 son: 0,2 L·2 M = 0,4 moles amoniaco

Se necesitan 0,4 moles de HCl para llegar al punto de equivalencia, por lo que el volumen necesario de disolución 12 molar será: V = 0,4moles/12M = 0,03333 L = 33,33 mL

 

Nota, al llegar al punto de equivalencia, el pH de la disolución no será neutro ya que la sal (NH4Cl) que resulta procede de ácido fuerte (HCl) y base débil (NH3), es decir, es una sal ácida que al hidrolizarse dará lugar a un pH menor de 7.

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 1 JUNIO 2011

4. a) Calcule qué pH tiene una disolución  de amoniaco 2 M. (1,5 puntos)
b) Calcule el volumen de disolución de ácido clorhídrico 12 M que hay que utilizar para neutralizar 200 mL de la disolución anterior. (1 punto) Kb del amoniaco = 1,8 · 10-5.

a) El amoniaco es una base débil que se disocia según el equilibrio: 

 

NH3

+ H2O

ß à

NH4+

+ OH-

Inicio

2

 

 

0

0

Equilibrio

2-x

 

 

x

x

 

Aplicando la constante de equilibrio Kc = [NH4+]·[OH-]/[ NH3], tendremos: 1,8·10-5 = x2/(2-x);
Despreciando la x del denominador por ser pequeño frente a 2, se calcula fácilmente el valor de x:

x = [ OH-] = 6,0·10-3; por lo que pOH = - log[OH-] = -log(6,0·10-3) = 2,22

y el pH = 14 – pOH = 14-2,22 = 11,78

 

b) En la reacción de neutralización del ácido clorhídrico con el amoniaco se produce cloruro de amonio según:

HCl + NH3 à NH4Cl

En la que cada mol de HCl reacciona con un mol de NH3.

Los moles que tenemos de NH3 son: 0,2 L·2 M = 0,4 moles amoniaco

Se necesitan 0,4 moles de HCl para llegar al punto de equivalencia, por lo que el volumen necesario de disolución 12 molar será: V = 0,4moles/12M = 0,03333 L = 33,33 mL

 

Nota, al llegar al punto de equivalencia, el pH de la disolución no será neutro ya que la sal (NH4Cl) que resulta procede de ácido fuerte (HCl) y base débil (NH3), es decir, es una sal ácida que al hidrolizarse dará lugar a un pH menor de 7.

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCION 2 JUNIO 2011

3. Se dispone de 25 mL de una disolución 0,1 M de HCN (ácido débil). Explique razonadamente si las siguientes afirmaciones son ciertas:
a) El pH de la disolución es 1 (0,75 puntos)
b) Al añadir 25 mL de una disolución 0,1 M de hidróxido de sodio obtendremos una disolución neutra. (0,75 puntos)

El ácido cianhídrico es un ácido débil que se disocia según el equilibrio:
HCN + H2O ß à CN- + H3O+

a) Falsa:
Si fuera ácido fuerte de concentración 0,1 M estaría totalmente disociado y la concentración de H3O+ sería 0,1 M y el pH = - log(0,1) = 1. Pero por ser ácido débil este equilibrio está poco desplazado hacia la derecha y la concentración de H3O+ será mucho menor que 0,1; es decir, que el pH tomará valores mayores de 1 (no tan ácidos y más cercanos a 7)

b)Falsa:
La reacción es de neutralización:
HCN + NaOH à NaCN + H2O
como se añade el mismo número de moles (0,025L·0,1M = 0,0025) de ácido y base, estos desaparecen completamente quedando sólo en la disolución NaCN. El NaCN es una sal procedente de ácido débil y base fuerte que en disolución estará disociada (NaCN à CN- + Na+) y que sufrirá hidrólisis:
CN- + H2O ß à HCN + OH-
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