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mica A.B.A.U. ÁCIDO BASE 1 ÁCIDO BASE PROBLEMAS Ácido o base débil 1. Una disolución acuosa contiene 5,0.10⁻³ moles de ácido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cm³ de disolución. Si el porcentaje de ionización es del 15 %, calcula: a) La concentración de todas las especies presentes en la disolución. b) El pH de la disolución y el valor de la constante Kₐ del ácido. (A.B.A.U. Sep. 18) Rta.: a) [ClCH₂-COOH]ₑ = 0,0425 mol/dm³; [H₃O⁺]ₑ = [ClCH₂-COO⁻]ₑ = 0,00750 mol/dm³; [OH⁻] = 1,33·10⁻¹² mol/dm³; b) pH = 2,12; Kₐ = 1,32·10⁻³ Datos Cifras signiativas: 3 Cantidad de ácido cloroetanoico n(ClCH₂–COOH) = 5,00·10⁻³ mol Volumen de la disolución de ácido cloroetanoico V = 100 cm³ = 0,100 dm³ Grado de disociación del ácido cloroetanoico α = 15,0 % = 0,150 Inógnitas Concentraciones de todas las especies [ClCH₂-COOH]ₑ [ClCH₂–COO⁻]ₑ, [H⁺]ₑ, [OH⁻]ₑ pH de la disolución pH Constante de acidez KOtros símbolos Concentración (mol/dm³) de ácido débil que se disocia x Cantidad de substancia disociada n Cantidad inicial nConcentración de la substancia X [X] Euaiones Constante de acidez del ácido: HₐA(aq) ⇌ a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a = [ H + ] e a · [ A a] e [ H a A ] e pH pH = –log[H⁺] pOH pOH = –log[OH⁻] Producto iónico del agua pH + pOH = 14 Grado de disociación α = n d n 0 = [ s ] d [ s] 0 Soluión: a) y b) La concentración inicial de ácido cloroetanoico era: [ ClCH 2 – COOH ] 0 = 5,00·10 3 mol ClCH 2 – COOH 0,100 dm 3 disolución =0,0500 mol / dm 3 La concentración del ácido cloroetanoico disociado es: [ClCH₂–COOH] = α · [ClCH₂–COOH]₀ =

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Page 1: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 1

AacuteCIDO BASE

loz PROBLEMAS

Aacutecido o base deacutebil

1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido

(ABAU Sep 18)Rta a) [ClCH₂-COOH]ₑ = 004255 moldmsup3 [H₃O⁺]ₑ = [ClCH₂-COO⁻]ₑ = 0007550 moldmsup3

[OH⁻] = 133middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 212 Kₐ = 132middot10⁻sup3

Datos Cifras significativas 3

Cantidad de aacutecido cloroetanoico n(ClCH₂ndashCOOH) = 500middot10⁻sup3 mol

Volumen de la disolucioacuten de aacutecido cloroetanoico V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido cloroetanoico α = 150 = 0150

Inoacutegnitas

Concentraciones de todas las especies [ClCH₂-COOH]ₑ[ClCH₂ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) y b) La concentracioacuten inicial de aacutecido cloroetanoico era

[ClCH2ndash COOH]0=500middot10minus3 mol ClCH2ndash COOH

0100 dm3 disolucioacuten=005000 mol dm3

La concentracioacuten del aacutecido cloroetanoico disociado es

[ClCH₂ndashCOOH] = α middot [ClCH₂ndashCOOH]₀ =

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 2

0150mol CH2 Clndash COOH disoc

mol CH2 Clndash COOH inic middot005000

mol CH2 Clndash COOH inic

dm3 disolucioacuten=750 middot10minus3 mol CH2 Clndash COOH disoc

dm 3 disolucioacuten

Como el aacutecido cloroetanoico es un aacutecido deacutebil se disocia en agua segundo la ecuacioacuten

ClCH₂ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + ClCH₂ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten ClCH₂ndashCOOH H⁺ ClCH₂ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 005000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 75middot10⁻sup3 rarr 75middot10⁻sup3 75middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 005000 ndash 75middot10⁻sup3 = 004205 75middot10⁻sup3 75middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de aacutecido cloroetanoico y los iones cloroacetato e hidrogeniones se deducen de la tabla

[ClCH₂ndashCOOH]ₑ = 004205 moldmsup3

[ClCH₂ndashCOO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 75middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(75middot10⁻sup3) = 212

pOH = 1400 ndash 212 = 1188

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1⁸⁸ = 133middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH2 ClminusCOOminus]e middot [H

+]e[CH2ClminusCOOH]e

= 750 middot 10minus3 middot750 middot 10minus3

005000=132 middot 10minus3

Anaacutelisis El aacutecido cloroaceacutetico es un aacutecido deacutebil pero maacutes fuerte que el aacutecido aceacutetico por el efecto inductivo que ejerce el cloro sobre lo enlace OH Sabiendo que la Kₐ del aacutecido aceacutetico es 18middot10⁻⁵ se ve que el valor de la cons-tante es mayor que eso y estaacute de acuerdo con esta prediccioacuten

2 Una disolucioacuten de amonaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42 a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH y la K del amonaco

(PAU Jun 11)Rta a) [NH₃]ₑ = 00090M moldmsup3 [OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = 42middot10⁻⁴ moldmsup3 b) pH = 10M K = 18middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α = 420 = 004200

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de cada una de las especies presentes en la disolucioacuten [NH₃]ₑ [OH⁻]ₑ [NH₄⁺]ₑ [H⁺]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de basicidad del NH₃ K

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 3

Otros siacutembolos

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacutena) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de amoniacuteaco disociado

[NH₃] = α middot [NH₃]₀ = 004200 middot 001000 moldmsup3 = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del amoniacuteaco en el equilibrio es

[NH₃]ₑ = [NH₃]₀ ndash [NH₃] = 001000 moldmsup3 ndash 420middot10⁻⁴ moldmsup3 = 00090M moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se puede calcular la concentracioacuten de iones amonio e hidroacutexido

[OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = [NH₃] = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[H+ ]e=K w

[OHminus]e =

100 middot10minus14

420 middot10minus4 =238 middot10minus11 moldm3

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(238middot10⁻sup1sup1) = 10M

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= 420 middot10minus4 middot 420 middot10minus4

00090M=18 middot10minus5

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 001 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 001 = 12 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhdrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calculaa) La constante de acidezb) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten

(PAU Jun 13)Rta a) Kₐ = MM7middot10⁻⁴ b) pH = 30 [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1sup1 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 4

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico [HF]₀ = 250middot10⁻sup3 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del HF en la disolucioacuten α = 400 = 0400

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Constante de acidez del HF Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Concentracioacuten de los iones hidroacutexido en el equilibrio [OH⁻]ₑ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el aacutecido fluuorhiacutedrico es un aacutecido deacutebil se disocia parcialmente en agua seguacuten la ecuacioacuten

HF(aq) H⁺(aq) + F⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[HF]d[HF ]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[HF] = α middot [HF]₀ = 0400 middot 250middot10⁻sup3 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del aacutecido fluuorhiacutedrico en el equilibrio es

[HF]ₑ = [HF]₀ ndash [HF] = 250middot10⁻sup3 moldmsup3 ndash 100middot10⁻sup3 moldmsup3 = 150middot10⁻sup3 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la disociacioacuten la concentracioacuten de iones hidroacutegeno y la de iones fluuoruro es igual ala de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[H⁺]ₑ = [F⁻]ₑ = [HF] = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[H+ ]e middot [Fminus]e

[HF ]e =

100 middot10minus3 middot100 middot10minus3

150 middot10minus3 =MM7 middot10minus4

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 5

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3=100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fluuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 2M Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calculaa) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el

equilibriob) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Sep 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 2

Temperatura T = 25 degC = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000905 = 95middot10⁻sup3

Inoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 6

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras significcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Sep 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras significativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 7

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten =0 012000 04300

=0279=279

Soluioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3=0400 mol AH dm3 D

El grado de disociacioacuten α es

=0 012000 04300

=0279=279

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =M00 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada M00middot10⁻sup3 rarr M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash M00middot10⁻sup3 = 0394 M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

M00 middot10minus3 middot M00 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(M00middot10⁻sup3) = 222

6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 2: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 2

0150mol CH2 Clndash COOH disoc

mol CH2 Clndash COOH inic middot005000

mol CH2 Clndash COOH inic

dm3 disolucioacuten=750 middot10minus3 mol CH2 Clndash COOH disoc

dm 3 disolucioacuten

Como el aacutecido cloroetanoico es un aacutecido deacutebil se disocia en agua segundo la ecuacioacuten

ClCH₂ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + ClCH₂ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten ClCH₂ndashCOOH H⁺ ClCH₂ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 005000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 75middot10⁻sup3 rarr 75middot10⁻sup3 75middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 005000 ndash 75middot10⁻sup3 = 004205 75middot10⁻sup3 75middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de aacutecido cloroetanoico y los iones cloroacetato e hidrogeniones se deducen de la tabla

[ClCH₂ndashCOOH]ₑ = 004205 moldmsup3

[ClCH₂ndashCOO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 75middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(75middot10⁻sup3) = 212

pOH = 1400 ndash 212 = 1188

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1⁸⁸ = 133middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH2 ClminusCOOminus]e middot [H

+]e[CH2ClminusCOOH]e

= 750 middot 10minus3 middot750 middot 10minus3

005000=132 middot 10minus3

Anaacutelisis El aacutecido cloroaceacutetico es un aacutecido deacutebil pero maacutes fuerte que el aacutecido aceacutetico por el efecto inductivo que ejerce el cloro sobre lo enlace OH Sabiendo que la Kₐ del aacutecido aceacutetico es 18middot10⁻⁵ se ve que el valor de la cons-tante es mayor que eso y estaacute de acuerdo con esta prediccioacuten

2 Una disolucioacuten de amonaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42 a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH y la K del amonaco

(PAU Jun 11)Rta a) [NH₃]ₑ = 00090M moldmsup3 [OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = 42middot10⁻⁴ moldmsup3 b) pH = 10M K = 18middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α = 420 = 004200

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de cada una de las especies presentes en la disolucioacuten [NH₃]ₑ [OH⁻]ₑ [NH₄⁺]ₑ [H⁺]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de basicidad del NH₃ K

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 3

Otros siacutembolos

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacutena) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de amoniacuteaco disociado

[NH₃] = α middot [NH₃]₀ = 004200 middot 001000 moldmsup3 = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del amoniacuteaco en el equilibrio es

[NH₃]ₑ = [NH₃]₀ ndash [NH₃] = 001000 moldmsup3 ndash 420middot10⁻⁴ moldmsup3 = 00090M moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se puede calcular la concentracioacuten de iones amonio e hidroacutexido

[OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = [NH₃] = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[H+ ]e=K w

[OHminus]e =

100 middot10minus14

420 middot10minus4 =238 middot10minus11 moldm3

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(238middot10⁻sup1sup1) = 10M

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= 420 middot10minus4 middot 420 middot10minus4

00090M=18 middot10minus5

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 001 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 001 = 12 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhdrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calculaa) La constante de acidezb) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten

(PAU Jun 13)Rta a) Kₐ = MM7middot10⁻⁴ b) pH = 30 [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1sup1 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 4

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico [HF]₀ = 250middot10⁻sup3 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del HF en la disolucioacuten α = 400 = 0400

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Constante de acidez del HF Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Concentracioacuten de los iones hidroacutexido en el equilibrio [OH⁻]ₑ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el aacutecido fluuorhiacutedrico es un aacutecido deacutebil se disocia parcialmente en agua seguacuten la ecuacioacuten

HF(aq) H⁺(aq) + F⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[HF]d[HF ]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[HF] = α middot [HF]₀ = 0400 middot 250middot10⁻sup3 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del aacutecido fluuorhiacutedrico en el equilibrio es

[HF]ₑ = [HF]₀ ndash [HF] = 250middot10⁻sup3 moldmsup3 ndash 100middot10⁻sup3 moldmsup3 = 150middot10⁻sup3 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la disociacioacuten la concentracioacuten de iones hidroacutegeno y la de iones fluuoruro es igual ala de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[H⁺]ₑ = [F⁻]ₑ = [HF] = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[H+ ]e middot [Fminus]e

[HF ]e =

100 middot10minus3 middot100 middot10minus3

150 middot10minus3 =MM7 middot10minus4

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 5

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3=100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fluuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 2M Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calculaa) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el

equilibriob) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Sep 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 2

Temperatura T = 25 degC = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000905 = 95middot10⁻sup3

Inoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 6

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras significcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Sep 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras significativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 7

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten =0 012000 04300

=0279=279

Soluioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3=0400 mol AH dm3 D

El grado de disociacioacuten α es

=0 012000 04300

=0279=279

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =M00 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada M00middot10⁻sup3 rarr M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash M00middot10⁻sup3 = 0394 M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

M00 middot10minus3 middot M00 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(M00middot10⁻sup3) = 222

6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 3: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 3

Otros siacutembolos

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacutena) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de amoniacuteaco disociado

[NH₃] = α middot [NH₃]₀ = 004200 middot 001000 moldmsup3 = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del amoniacuteaco en el equilibrio es

[NH₃]ₑ = [NH₃]₀ ndash [NH₃] = 001000 moldmsup3 ndash 420middot10⁻⁴ moldmsup3 = 00090M moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se puede calcular la concentracioacuten de iones amonio e hidroacutexido

[OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = [NH₃] = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[H+ ]e=K w

[OHminus]e =

100 middot10minus14

420 middot10minus4 =238 middot10minus11 moldm3

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(238middot10⁻sup1sup1) = 10M

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= 420 middot10minus4 middot 420 middot10minus4

00090M=18 middot10minus5

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 001 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 001 = 12 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhdrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calculaa) La constante de acidezb) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten

(PAU Jun 13)Rta a) Kₐ = MM7middot10⁻⁴ b) pH = 30 [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1sup1 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 4

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico [HF]₀ = 250middot10⁻sup3 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del HF en la disolucioacuten α = 400 = 0400

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Constante de acidez del HF Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Concentracioacuten de los iones hidroacutexido en el equilibrio [OH⁻]ₑ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el aacutecido fluuorhiacutedrico es un aacutecido deacutebil se disocia parcialmente en agua seguacuten la ecuacioacuten

HF(aq) H⁺(aq) + F⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[HF]d[HF ]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[HF] = α middot [HF]₀ = 0400 middot 250middot10⁻sup3 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del aacutecido fluuorhiacutedrico en el equilibrio es

[HF]ₑ = [HF]₀ ndash [HF] = 250middot10⁻sup3 moldmsup3 ndash 100middot10⁻sup3 moldmsup3 = 150middot10⁻sup3 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la disociacioacuten la concentracioacuten de iones hidroacutegeno y la de iones fluuoruro es igual ala de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[H⁺]ₑ = [F⁻]ₑ = [HF] = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[H+ ]e middot [Fminus]e

[HF ]e =

100 middot10minus3 middot100 middot10minus3

150 middot10minus3 =MM7 middot10minus4

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 5

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3=100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fluuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 2M Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calculaa) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el

equilibriob) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Sep 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 2

Temperatura T = 25 degC = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000905 = 95middot10⁻sup3

Inoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 6

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras significcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Sep 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras significativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 7

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten =0 012000 04300

=0279=279

Soluioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3=0400 mol AH dm3 D

El grado de disociacioacuten α es

=0 012000 04300

=0279=279

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =M00 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada M00middot10⁻sup3 rarr M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash M00middot10⁻sup3 = 0394 M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

M00 middot10minus3 middot M00 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(M00middot10⁻sup3) = 222

6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 4: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 4

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico [HF]₀ = 250middot10⁻sup3 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del HF en la disolucioacuten α = 400 = 0400

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Constante de acidez del HF Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Concentracioacuten de los iones hidroacutexido en el equilibrio [OH⁻]ₑ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el aacutecido fluuorhiacutedrico es un aacutecido deacutebil se disocia parcialmente en agua seguacuten la ecuacioacuten

HF(aq) H⁺(aq) + F⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[HF]d[HF ]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[HF] = α middot [HF]₀ = 0400 middot 250middot10⁻sup3 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del aacutecido fluuorhiacutedrico en el equilibrio es

[HF]ₑ = [HF]₀ ndash [HF] = 250middot10⁻sup3 moldmsup3 ndash 100middot10⁻sup3 moldmsup3 = 150middot10⁻sup3 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la disociacioacuten la concentracioacuten de iones hidroacutegeno y la de iones fluuoruro es igual ala de aacutecido fluuorhiacutedrico disociado

[H⁺]ₑ = [F⁻]ₑ = [HF] = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[H+ ]e middot [Fminus]e

[HF ]e =

100 middot10minus3 middot100 middot10minus3

150 middot10minus3 =MM7 middot10minus4

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 5

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3=100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fluuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 2M Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calculaa) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el

equilibriob) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Sep 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 2

Temperatura T = 25 degC = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000905 = 95middot10⁻sup3

Inoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 6

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras significcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Sep 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras significativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 7

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten =0 012000 04300

=0279=279

Soluioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3=0400 mol AH dm3 D

El grado de disociacioacuten α es

=0 012000 04300

=0279=279

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =M00 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada M00middot10⁻sup3 rarr M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash M00middot10⁻sup3 = 0394 M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

M00 middot10minus3 middot M00 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(M00middot10⁻sup3) = 222

6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 5: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 5

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3=100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fluuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 2M Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calculaa) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el

equilibriob) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Sep 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 2

Temperatura T = 25 degC = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000905 = 95middot10⁻sup3

Inoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 6

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras significcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Sep 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras significativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 7

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten =0 012000 04300

=0279=279

Soluioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3=0400 mol AH dm3 D

El grado de disociacioacuten α es

=0 012000 04300

=0279=279

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =M00 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada M00middot10⁻sup3 rarr M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash M00middot10⁻sup3 = 0394 M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

M00 middot10minus3 middot M00 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(M00middot10⁻sup3) = 222

6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 6: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 6

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras significcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Sep 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras significativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 7

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten =0 012000 04300

=0279=279

Soluioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3=0400 mol AH dm3 D

El grado de disociacioacuten α es

=0 012000 04300

=0279=279

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =M00 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada M00middot10⁻sup3 rarr M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash M00middot10⁻sup3 = 0394 M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

M00 middot10minus3 middot M00 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(M00middot10⁻sup3) = 222

6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 7: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 7

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten =0 012000 04300

=0279=279

Soluioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3=0400 mol AH dm3 D

El grado de disociacioacuten α es

=0 012000 04300

=0279=279

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =M00 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada M00middot10⁻sup3 rarr M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash M00middot10⁻sup3 = 0394 M00middot10⁻sup3 M00middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

M00 middot10minus3 middot M00 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(M00middot10⁻sup3) = 222

6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 8: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 8

Datos Cifras significativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

200 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰⁰ = 10middot10⁻sup2 moldmsup3 = 0010 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=M0 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial M0 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 0010 rarr 0010 0010 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M0 ndash 0010 = M0 0010 0010 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 0 010 middot 0010

M0=1 7middot 10minus5

7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Sep 15 Sep 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001033 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 9: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 9

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180 middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180 middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100 middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 10: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 10

α=[s]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =001303=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001033 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001033 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0M50 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0M50 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=3M1 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 11: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 11

[HC9 H7 O4 ]0=3M1 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=001404 mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001404 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001404 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus ]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x001404minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001404 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

001404

que da

xasympradic001404 middot327 middot10minus4=217 middot 10minus3 mol dm3

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

001404 mol dm3=015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s]d[s]0

= 202 middot10minus3 moldm3

0144 moldm3=0140=140

9 Considera una disolucioacuten de amonaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 1M5

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = M50middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 12: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 12

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial M50middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio M50middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(M50 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a M50middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radicM50middot10minus2 middot178middot10minus5=108 middot10minus3 mol dm3

que comparada con M50middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 M50middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001M05 = 1M5 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 13: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 13

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten M50middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log M50middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[s]d[s]0

= 108 middot10minus3 moldm3

M5middot10minus2 mol dm3 =001M05=1M5

10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 14: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 14

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100 middot410 middot10minus10=M40middot10minusM mol dm 3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = M40middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(M40middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[CM H5 NH2]e middot [H

+]e[CM H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[CM H5 NH3

+]e middot [OH-]e[CM H5 NH2]e

middot[CM H 5 NH2]e middot [H+]e

[CM H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del

aacutecidob) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugadaK = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 19)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 15: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 15

Rta a) [HA] = 00M309 moldmsup3 [A⁻] = [H⁺] = 138middot10⁻⁴ moldmsup3 [OH⁻] = 724middot10⁻sup1sup1 moldmsup3α = 021M b) Kₐ = 298middot10⁻⁷ K = 335middot10⁻⁸

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido monoproacutetico [HA]₀ = 00M4 moldmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 38M

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten [HA] [H⁺] [A⁻] [OH⁻]

Grado de disociacioacuten α

Constante de acidez del aacutecido Kₐ

Constante de basicidad de la base conjugada K

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Relacioacuten entre las constantes de acidez y de basicidad de la base conjugada Kₐ middot K = K

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

38M = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup3⁸⁶ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido disociado [HA] es la misma que la de los iones hidroacutegeno produ-cidos [H⁺]ₑ y a de los aniones [A⁻]ₑ

[HA] = [H⁺]ₑ = [A⁻]ₑ = 138middot10⁻⁴ moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 00M4 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 138middot10⁻⁴ rarr 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 00M4 ndash 138middot10⁻⁴ = 00M309 138middot10⁻⁴ 138middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

1 38 middot10minus4=724 middot10minus11 mol dm3

El grado de disociacioacuten es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 16: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 16

α=[s]d[s]0

= 1 38middot10minus4 mol dm3

0 0M4 mol dm3=000201M=021M

b) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]e =

1 38 middot10minus4 middot1 38 middot10minus4

0 0M309=298 middot 10minus7

La base A⁻ conjugada del aacutecido puede reaccionar con el agua hasta conseguir el equilibrio

A⁻(aq) + H₂O OH⁻(aq)+ HA(aq)

La constante de este equilibrio K es

K b=[OHminus]e middot [AH]e

[Aminus]e

Multiplicando esta expresioacuten por la de la constante de acidez obtenemos la relacioacuten entre ambas

K a middotK b=[Aminus]emiddot [H

+ ]e[HA]e

[OHminus]emiddot [AH]e[Aminus]e

=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

K b=K w

K a

=100 middot10minus14

2 98middot10minus7=3 35middot10minus8

12 a) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Sep 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras significativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 17: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 17

Euaiones

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 3M5

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224 middot10minus4)2

178 middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 moldm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=007307=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacutenCalculaa) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacutenb) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDatos R = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 1 atm = 1013 kPa Kₐ(HCN) = 58middot10⁻sup1⁰

(ABAU Jul 19)Rta a) [HCN] = 0025 moldmsup3 [CN⁻] = [H₃O⁺] = 38middot10⁻⁶ moldmsup3 b) pH = 543 α = 0015

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 112 dmsup3 = 0001012 msup3

Presioacuten p = 100 atm = 1013middot10⁵ Pa

Temperatura T = 0 degC = 273 K

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 18: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 18

Datos Cifras significativas 3

Volumen de la disolucioacuten VD = 200 dmsup3

Constante de acidez del HCN Kₐ = 580middot10⁻sup1⁰

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Concentracioacuten de todas las especies en el equilibrio [HCN]ₑ [CN⁻]ₑ [H₃O⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

Grado de disociacioacuten del HCN en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la substancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez de un aacutecido monoproacuteticoHA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq) K a=

[Aminus]e middot [H+ ]e[HA]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del aguaK = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1⁴pK = pH + pOH = 1400

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para lo cianuro de hidroacutegeno gas

n (HCN )= p middot VR middot T

=1 013middot105 Pa middot0 001012 m3

831 Jmiddotmolminus1 middotKminus1middot 273 K=005000 mol HCN (g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[HCN ]0=n(HCN )

V D

= 005000 mol HCN

200 dm3 D=0 02500 mol dm3

Como el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HCN(aq) + H₂O(l) CN⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Concentracioacuten HCN CN⁻ H₃O⁺

[X]₀ inicial 002500 0 asymp 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 002500 ndash x x x moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 19: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 19

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CNminus ]e middot [H3 O+ ]e

[HCN ]e= x middot x(002500minusx )

=5 80 middot10minus10

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0025 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic002500 middot 580 middot 10minus10=381 middot 10minusM mol dm3

que comparada con 0025 es despreciableLas concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio son

[CN⁻]ₑ = [H₃O⁺]ₑ = x = 38middot10⁻⁶ moldmsup3

[HCN]ₑ = 0025 ndash x = 0025 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir de la constante de equilibrio del agua

K = [H⁺]ₑ middot [OH⁻]ₑ rArr [OHminus]e=K w

[H+]e=1 00 middot10minus14

3 81 middot 10minusM=2M3 middot 10minus9 mol dm3

Tambieacuten puede calcularse a partir del pH coacutemo se muestra maacutes adelante

b) El pH es

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog[H₃O⁺] = ndashlog(38Mmiddot10⁻⁶) = 542

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el cianuro de hidroacutegeno fuera un aacutecido fuerte el pH de una disolucioacuten asymp 0025 moldmsup3 seriacutea pH asymp 1400 + log 0025 asymp 1M Uno aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutesproacuteximo a 7

Conocido el pH puede calcularse la concentracioacuten de iones hidroacutexido a partir del pOH

pOH = 1400 ndash 542 = 858

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH= 10⁻⁸⁵⁸ = 2M3middot10⁻⁹ moldmsup3

El grado de disociacioacuten es

α=[HCN ]d[HCN ]0

=3 81middot10minusM mol dm3

0 02500 mol dm3=152middot10minus4=0 01502

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el cianuro de hidroacutegeno es un aacutecido deacutebily por tanto poco disociado

14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 0M8 b) pH = 1142

Datos Cifras significativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002000 msup3 NH₃

Presioacuten p = 202M Pa = 202Mmiddot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 degC = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 20: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 20

Datos Cifras significativas 3

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n (NH3)=p middot VR middot T

= 202M middot105 Pa middot002000 m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]e middot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=2M1 middot 10minus3 moldm3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 21: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 21

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 2M1 middot10minus3 moldm3

0382 moldm3=M82 middot10minus3=0M8

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 2M1middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las definniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(2M1middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calculaa) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecidob) El grado de ionizacioacuten del mismo

(ABAU Sep 17)Rta a) Kₐ = 2Mmiddot10⁻⁴ b) α = 50

Datos Cifras significativas 3

Masa de aacutecido metanoico m(HCOOH) = 0230 g

Volumen de disolucioacuten V = 50 mL = 005000 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 230

Masa molar del aacutecido metanoico M(HCOOH) = 4M0 gmol

Inoacutegnitas

Constante de acidez del aacutecido metanoico Kₐ

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido metanoicoHCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq) K a=

[HCOOminus]e middot[H+ ]e[HCOOH ]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 22: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 22

230 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2sup3⁰ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido metanoico es

[HCOOH ]0=n (HCOOH)

V=0230 g HCOOH

005000 dm3 D

1 mol HCOOH4M0 g HCOOH

=0100 mol HCOOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

HCOOH(aq) H⁺(aq) + HCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido metanoico disociado [HCOOH] es la misma que la de los iones hidroacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de los iones metanoato [HCOO⁻]ₑ

[HCOOH] = [H⁺]ₑ = [HCOO⁻]ₑ = 500middot10⁻sup3 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten HCOOH H⁺ HCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 500middot10⁻sup3 rarr 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash 500middot10⁻sup3 = 0095 500middot10⁻sup3 500middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[HCOOminus]e middot[H+ ]e

[HCOOH ]e =

500 middot 10minus3 middot500 middot 10minus3

0095=2M middot 10minus4

b) El grado de disociacioacuten es

α=[s]d[s]0

= 500middot10minus3 mol dm3

0100 moldm3=0050=50

16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoi-co) calculaa) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la mismab) iquestQuiacuteeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH

igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3Kₐ(CH₃CH(OH)COOH) = 32middot10⁻⁴ Kₐ(C₆H₅COOH) = 642middot10⁻⁵ (ABAU Jun 17)Rta a) α = 392 pH = 211 b) [C₆H₅COOH]₀ = 09M5 moldmsup3

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido laacutectico [C₃H₆O₃]₀ = 0200 moldmsup3

Constante de acidez del aacutecido laacutectico Kₐ(C₃H₆O₃) = 320middot10⁻⁴

Constante de acidez del aacutecido benzoico Kₐ(C₇H₆O₂) = M42middot10⁻ ⁵

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico pH

Grado de disociacioacuten del aacutecido laacutectico α

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido benzoico del incluso pH [C₆H₅COOH]

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de substancia disociada n

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 23: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 23

Otros siacutembolos

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la substancia X [X]

Concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico c₀

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten

Soluioacuten

a) El aacutecido laacutectico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃CH(OH)COOH(aq) H⁺(aq) + CH₃CH(OH)COO⁻(aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃CH(OH)COOH H⁺ CH₃CH(OH)COO⁻

[X]₀ inicial 0200 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0200 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCH(OH)minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCH (OH)minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

320 middot10minus4= x middot x0200minusx

En una primera aproximacioacuten se pode suponer que x es despreciable frente a 0200 y resolver la ecuacioacuten

320 middot10minus4asymp x2

0200

que da

xasympradic0 200middot320 middot10minus4=0008000 mol dm3

Al calcular el grado de ionizacioacuten

0 008000 mol dm3

0 200 mol dm3=0 04000=400 α=

[s]d[s]0

=

No es despreciable por lo que habriacutea que resolver la ecuacioacuten

xsup2 + 320middot10⁻⁴ middot x ndash M4middot10⁻⁵ = 0

x=minus3 20middot10minus4plusmnradic(3 20middot10minus4)2minus4 middotM 40middot10minus5

2

La solucioacuten positiva es

x = 0007084

El grado de ionizacioacuten vale

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 24: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 24

α=[s]d[s]0

= 0 007084 mol dm3

0 200 mol dm3=0 03902=392

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H⁺]ₑ = x = 0007084 moldmsup3

El pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(0007084) = 211

b) La disolucioacuten de aacutecido benzoico que tiene el mismo pH tendraacute la misma concentracioacuten de ioacuten hidroacutegenoy tambieacuten de ioacuten benzoato por ser un aacutecido monoproacutetico

C₆H₅COOH(aq) H⁺(aq) + C₆H₅COO⁻(aq)

[C₆H₅COO⁻]ₑ = [H⁺]ₑ = 0007084 moldmsup3

Llamando c₀ a la concentracioacuten inicial de aacutecido benzoico se pode escribir

x = 0007084 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CM H5COOminus]e middot [H

+]e[CM H5 COOH]e

Sustituyendo el valor de la constante y las concentraciones en el equilibrio queda

M42 middot10minus5=0 007084 middot0 007084c 0minus0 007084

Despejando

[C₆H₅COOH]₀ = c₀ = 09M5 moldmsup3

Anaacutelisis El resultado tiene sentido porque como el aacutecido benzoico es maacutes deacutebil que el aacutecido laacutectico (Kₐ(C₆H₅COOH) = M42middot10⁻⁵ lt 32middot10⁻⁴ = Kₐ(CH₃CH(OH)COOH)) su concentracioacuten tiene que ser mayor que 0200 moldmsup3 para dar el mismo pH

Mezclas aacutecido base

1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001000 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002000 moldmsup3

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 25: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 25

Datos Cifras significativas 3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Euaiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 001000mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130 middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001000 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001000 ndash 130middot10⁻sup3 = 000807 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

000807=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002000 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 26: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 26

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot001000 mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH002000 mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002000 moldmsup3

2 Calculaa) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de

concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3

Dato Kw = 10middot10⁻sup1⁴ (ABAU Jun 18)Rta a) pH = 12 b) pH = 17 c) pH = 11M

Datos Cifras significativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH [NaOH] = 001000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de NaOH V = 100 cmsup3 = 0100 dmsup3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl [HCl] = 002000 moldmsup3

Volumen que se mezcla de la disolucioacuten de HCl Vₐ = 250 cmsup3 = 250middot10⁻sup3 dmsup3

Inoacutegnitas

pH de la disolucioacuten de NaOH pH

pH de la disolucioacuten de HCl pHₐ

pH de la mezcla pH₃

Euaiones

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua Kw = 10middot10⁻sup1⁴ pH + pOH = 14

Soluioacuten

a) El hidroacutexido de sodio es una base fuerte que se disocia totalmente

NaOH(aq) rarr Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

El pOH de la disolucioacuten de NaOH valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(001000) = 2000

Por tanto su pH seraacute

pH = 14000 ndash pOH = 14000 ndash 2000 = 12000

b) El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte que se disocia totalmente

HCl(aq) rarr H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El pH de la disolucioacuten de HCl valdraacute

pH = -log[H⁺] = -log[HCl] = -log(002000) = 1700

c) Se estudia la reaccioacuten entre el HCl y el NaOH para ver queacute reactivo estaacute en exceso

En 25 cmsup3 de la disolucioacuten de HCl hay n = 002500 dmsup3 middot 002000 moldmsup3 = 500middot10⁻⁴ mol HClEn 100 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH hay n = 0100 dmsup3 middot 001000 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 mol NaOHSuponiendo voluacutemenes aditivos

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 27: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 27

V = 250 cmsup3 D HCl + 100 cmsup3 D NaOH = 125 cmsup3 = 0125 dmsup3 de mezcla

HCl NaOH rarr Na⁺ Cl⁻ H₂O

n₀ Cantidad inicial 500middot10⁻⁴ 100middot10⁻sup3 0 0 mol

n Cantidad que reacciona o se forma 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ mol

n Cantidad al finnal de la reaccioacuten 0 50middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ 500middot10⁻⁴ molLa concentracioacuten finnal de hidroacutexido de sodio es

[NaOH] = 50middot10⁻⁴ mol NaOH 0125 dmsup3 D = 40middot10⁻sup3 moldmsup3

El pOH de la disolucioacuten finnal valdraacute

pOH = -log[OH⁻] = -log[NaOH] = -log(40middot10⁻sup3) = 240

Por tanto su pH seraacute

pH = 1400 ndash pOH = 14000 ndash 240 = 11M0

loz CUESTIONES

1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa

(ABAU Sep 18)

Soluioacuten

b) NoUn pH aacutecido es menor que 7 Cuanto maacutes alejado de 7 esteacute maacutes aacutecido seraacuteCuanto maacutes deacutebil sea el aacutecido menor seraacuten su constante de acidez su grado de disociacioacuten y la concentra-cioacuten de iones H⁺Comparando los pH de disoluciones de concentracioacuten 01 moldmsup3 de dos aacutecidos uno de ellos disociado un 1 y lo otro maacutes deacutebil disociado un 01 quedapH₁ = -log[H⁺]₁ = -log(01 middot 001) = 3pH₂ = -log[H⁺]₂ = -log(01 middot 0001) = 4El pH estaraacute del maacutes deacutebil estaacute maacutes cerca de 7 es mayor que lo del maacutes fuerte

2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-basea1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarra2) NH₃(aq) + H₂O(l)

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a1)HNO₃(aq) H₂O(l) rarr H₃O⁺(aq) NO₃⁻(aq)

aacutecido base aacutecido conjugado del H₂O base conjugada del HNO₃a2)

NH₃(aq) H₂O(l) rarr NH₄⁺(aq) OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conjugado del NH₃ base conjugada del H₂O

3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN(ABAU Sep 17)

Soluioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 28: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 28

c) BaacutesicoEl cianuro de potasio es una sal que procede de una base fuerte (KOH) y un aacutecido deacutebil (HCN) Se disocia totalmente en agua

KCN(aq) rarr K⁺(aq) + CN⁻(aq)

pero el ioacuten cianuro (base conjugada del aacutecido cianhiacutedrico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

b) El nitrito de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el nitrito de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se separaraacuten y se solvataraacuten

NaNO₂(aq) rarr Na⁺(aq) + NO₂⁻(aq)

El ioacuten sodio proviene de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten nitrito proviene de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido nitroso) y se hidroliza

NO₂⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + HNO₂(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesico

5 Indica seguacuten la teora de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Sep 11)

Soluioacuten

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 29: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 29

6 b) Utilizando la teora de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifinca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies qumicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluioacuten

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la definnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 30: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 30

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Sep 13)

Soluioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

10 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 31: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 31

11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afinrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Sep 16)

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 32: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 32

Soluioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH se-raacute neutro (7)

13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Sep 14)

Soluioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA ]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Sep 12)

Soluioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 33: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 33

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1 middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 moldm3≪0025 moldm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 34: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 34

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufincientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido ntrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Sep 06)

Soluioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufincientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃a) Escribe las ecuaciones qumicas de su disociacioacuten en aguab) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras

(ABAU Jul 19)

Soluioacuten

a) Para el cloruro de sodio

NaCl(aq) rarr Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El nitrato de amonio

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

b) El cloruro de sodio tendraacute pH neutro Tanto el ioacuten cloruro como el ioacuten sodio vienen de especies fuertes (el Na⁺ de la base fuerte hidroacutexido de sodio y el Cl⁻ del aacutecido te fuere HCl) y no reaccionan con el agua

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 35: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 35

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y se separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidronio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]b) Nitrato de amonio

(PAU Jun 15 Sep 10)

Soluioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confinere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 36: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 36

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Sep 14)

Soluioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo preparara en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhdrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorara esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Sep 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 37: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 37

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl3M5 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifincativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobreun matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH100 cm 3 D HCl

1 mol NaOH100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 38: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 38

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Sep 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 1M1 cmsup3 D

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 39: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 39

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0M10 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 1M9 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 1M5 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 40: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 40

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQuiacuteeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Sep 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre M y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 41: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 41

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinara en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolftaaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufincientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010000 mol dm3

0010000 dm3=V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacutende hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecidob) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten

(ABAU Jun 18)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Si para neutralizar 300 cmsup3 de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 se necesitan 200 cmsup3 de di-solucioacuten de aacutecido sulfuacuterico la concentracioacuten del aacutecido es

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 42: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 42

[H2 SO4]=30 0 cm 3 D NaOH050 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH

1 mol H2 SO4

2 mol NaOH1

200 cm3 D H2 SO4

103 cm3

1 dm 3=0 375 mol dm3

Procedimiento de valoracioacuten Se llena una bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 050 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel se en-cuentre en el cero Se vierten 300 cmsup3 en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenol-ftaaleiacutena y la disolucioacuten tomaraacute un color violeta Se llena otra bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de H₂SO₄ Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolu-cioacuten de H₂SO₄ en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlen-meyer quede incoloro Se anota el volumen de H₂SO₄ gastado (p ej 20M cmsup3) y se tira el contenido del er-lenmeyer y se lava el matraz Se vuelven a llenar las buretas de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de NaOH y la de 25 cmsup3 con H₂SO₄ hasta el cero Se vierten otros 300 cmsup3 de NaOH en el erlenmeyer (lavado pero no nece-sariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta de 25 cmsup3 y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Buretas (2) de 25 cmsup3 y 50 cmsup3 (graduadas en 01 cmsup3) matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolu-cioacuten de fenolftaaleiacutena

7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el

material y el indicador empleados(ABAU Jul 19)

Rta [HCl] = 013 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 200 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=200 cm3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=200middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=200 middot10minus3 mol KOH1 mol HCl1 mol KOH

=200middot 10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 00middot10minus3 mol HCl

150 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 133 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 150 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 15 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 205 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 150 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 195 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 43: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 43

hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador gire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma coacutemo volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se gastan 221 cmsup3 de una disolu-cioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecidob) Detalla el material y los reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo a

valoracioacuten en el laboratorio(ABAU Jun 17)

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + KOH(aq) rarr KCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se gastaron 221 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3 la cantidad de hidroacutexido de potasio que reacciona es

n (KOH)=221 cm 3 D KOH0100 mol KOH

1000 cm3 D KOH=2 21middot10minus3 mol KOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n (HCl)=221middot 10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=221middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=2 21middot10minus3 mol HCl

250 cm3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0 08804 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 25 cmsup3 se miden 250 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de KOH de concentracioacuten 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 20 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de KOH en pequentildeos chorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de KOH gastado (p ej 225 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con KOH hasta el cero Se miden otros 250 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo a bureta y se abre la llave hasta dejarcaer casi todo el volumen medido antes (p ej 220 cmsup3) Ahora se deja caer el KOH gota a gota mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos ve-ces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 25 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 44: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 44

9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten qumica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Sep 09)Rta b) [NaOH] = 004000 moldmsup3

Soluioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3=0040 mol NaOH dm3

10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios as como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Sep 13)

Rta a) [HCl] = 000103 moldmsup3

Soluioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm3 D NaOH=22M middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=22Mmiddot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=22Mmiddot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolftaalena

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 45: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 45

[HCl ]=22M middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejancaer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el contenido del erlen-meyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Sep 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm 3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 46: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 46

se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolftaaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-ftaaleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolftaaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizaras y coacutemo lo em-plearas en una valoracioacuten Explcalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhdrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Sep 04)

Soluioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt M) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caractersticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolftaaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolftaaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 47: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 47

Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifincativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifincativas razonables casi siempre tres ci-fras signifincativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifincativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifincativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifincativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre finnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufinciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de evaluaci oacute n de Bachillerato para el a cceso a la Universidad (ABAU y PAU) en Galicia

Respuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfficce (o LibreOfficce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 48: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 48

SumarioAacuteCIDO BASE

PROBLEMAS 1Aacutecido o base deacutebil1Mezclas aacutecido base24

CUESTIONES 27LABORATORIO 3M

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 49: ABAU Ácido Baseteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/...Concentración de la disolución de ácido fluuorhídrico [HF]₀ = 2,50·10⁻³ mol/dm³ Grado de ionización del

Quiacutemica ABAU AacuteCIDO BASE 49

Iacutendice de pruebas ABAU y PAU2004

1ordf (jun)24 452ordf (sep)45

20051ordf (jun)4M2ordf (sep)5

200M1ordf (jun)72ordf (sep)M 34 3M

20071ordf (jun)40

20081ordf (jun)10 3M2ordf (sep)8

20092ordf (sep)43

20101ordf (jun)192ordf (sep)35 44

20111ordf (jun)2 292ordf (sep)11 28

20121ordf (jun)312ordf (sep)32 39

20131ordf (jun)32ordf (sep)1M 30 44

20141ordf (jun)30 382ordf (sep)32 3M 38

20151ordf (jun)13 29 352ordf (sep)8

201M1ordf (jun)292ordf (sep)31

20171ordf (jun)22 28 422ordf (sep)21 27

20181ordf (jun)2M s 412ordf (sep)1 27

20191ordf (jun)142ordf (jul)17 34 41

  • AacuteCIDO BASE
    • loz PROBLEMAS
      • Aacutecido o base deacutebil
        • 1 Una disolucioacuten acuosa contiene 5010⁻sup3 moles de aacutecido cloroetanoico (ClCH₂-COOH) por cada 100 cmsup3 de disolucioacuten Si el porcentaje de ionizacioacuten es del 15 calcula
          • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
          • b) El pH de la disolucioacuten y el valor de la constante Kₐ del aacutecido
            • 2 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
              • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
              • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
                • 3 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
                  • a) La constante de acidez
                  • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                    • 4 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                      • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                      • b) El pH
                      • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                        • 5 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                          • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                          • b) El pH de la disolucioacuten
                            • 6 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                              • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                              • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                • 7 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                                  • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                                  • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                    • 8 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                                      • a) El pH de esta disolucioacuten
                                      • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                                        • 9 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                            • 10 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                                • 11 Una disolucioacuten de concentracioacuten 0064 moldmsup3 de un aacutecido monoproacutetico (HA) tiene un pH de 386 Calcula
                                                  • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                  • b) El valor de la constante Kₐ del aacutecido y de la constante K de su base conjugada
                                                    • 12 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                                    • 13 112 dmsup3 de HCN gas medidos a 0 degC y 1 atm se disuelven en agua obtenieacutendose 2 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                      • a) La concentracioacuten de todas las especies presentes en la disolucioacuten
                                                      • b) El valor del pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                                                        • 14 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                                          • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                                          • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                                            • 15 Al disolver 023 g de HCOOH en 50 cmsup3 de agua se obtiene una disolucioacuten de pH igual a 23 Calcula
                                                              • a) La constante de acidez (Kₐ) del aacutecido
                                                              • b) El grado de ionizacioacuten del mismo
                                                                • 16 Para una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 0200 moldmsup3 de aacutecido laacutectico (aacutecido 2-hidroxipropanoico) calcula
                                                                  • a) El grado de ionizacioacuten del aacutecido en disolucioacuten y el pH de la misma
                                                                  • b) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de aacutecido benzoico (C₆H₅COOH) para dar un pH igual al de la disolucioacuten de aacutecido laacutectico de concentracioacuten 0200 moldmsup3
                                                                      • Mezclas aacutecido base
                                                                        • 1 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                                                          • a) La constante de ionizacioacuten
                                                                          • b) El pH de la disolucioacuten
                                                                          • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                                            • 2 Calcula
                                                                              • a) El pH de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3
                                                                              • b) El pH de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                              • c) El pH de la disolucioacuten obtenida al mezclar 100 cmsup3 de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0010 moldmsup3 con 25 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 0020 moldmsup3
                                                                                • loz CUESTIONES
                                                                                  • 1 b) Razona si la siguiente afirmacioacuten es correcta a igual concentracioacuten molar cuanto maacutes deacutebil es un aacutecido menor es el pH de su disolucioacuten acuosa
                                                                                  • 2 a) Completa las siguientes reacciones e identifica los pares conjugados aacutecido-base a1) HNO₃(aq) + H₂O(l) rarr a2) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                  • 3 c) Justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de una disolucioacuten acuosa de KCN
                                                                                  • 4 b) Justifica si la disolucioacuten obtenida al disolver NaNO₂ en agua seraacute aacutecida neutra o baacutesica
                                                                                  • 5 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                                                    • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                                                      • 6 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                      • 7 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 8 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                                                      • 9 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                                                        • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                        • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                                                          • 10 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                                            • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                                              • 11 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                                                • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                                                • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                                                  • 12 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                                                  • 13 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                                                  • 14 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                                                    • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                                                    • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                                                      • 15 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                                                      • 16 Para las sales NaCl y NH₄NO₃
                                                                                                        • a) Escribe las ecuaciones quiacutemicas de su disociacioacuten en agua
                                                                                                        • b) Razona si las disoluciones obtenidas seraacuten aacutecidas baacutesicas o neutras
                                                                                                          • 17 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                                                              • 18 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                                                              • 19 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                                                          • 6 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico se gastan 300 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 050 moldmsup3
                                                                                                                            • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar del aacutecido
                                                                                                                            • b) Describe el procedimiento experimental y nombra el material necesario para realizar la valoracioacuten
                                                                                                                              • 7 150 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten desconocida se neutralizan con 200 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                • a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                • b) Describe los pasos a seguir en el laboratorio para realizar la valoracioacuten anterior nombrando el material y el indicador empleados
                                                                                                                                  • 8 En la valoracioacuten de 250 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se gastan 221 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de potasio de concentracioacuten 0100 moldmsup3
                                                                                                                                    • a) Indica la reaccioacuten que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la disolucioacuten del aacutecido
                                                                                                                                    • b) Detalla el material y los reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo a valoracioacuten en el laboratorio
                                                                                                                                      • 9 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                                                                        • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                                                                        • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                                                                          • 10 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                                                            • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                                                            • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                                                              • 11 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                                                              • 12 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                                                              • 13 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                                                              • 14 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color