PROBLEMAS DE REACCIONES ÁCIDO-BASE

Ácidos y bases

Problema601: Indica, según el concepto de Brönsted-Lowry, cuales de las siguientes especies son ácidas, bases o anfóteros, explicando la razón de la elección: a) S2− b) H2PO4− c) H2CO3 Solución

Problema602: Completa los siguientes equilibrios ácido-base de Brönsted-Lowry, caracterizando los correspondientes pares ácido-base conjugado: (a) ........+ H2O ↔ CO32− +H3O+ (b) NH4+ + OH− ↔ H2O+......... (c) ........+ H2O ↔ H3O+ + SO42− Solución

Problema603: Indica razonadamente, según la teoría de Brönsted, si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas: a) Un ácido y su base conjugada reaccionan entre sí dando una disolución neutra. b) Un ácido y su base conjugada difieren en un protón. Pon un ejemplo. c) La base conjugada de un ácido fuerte es una base fuerte. Pon un ejemplo. Solución

Problema604: Calcula la [H3O+], [OH−], pH y pOH de: a) Una disolución 0,2M de HClO4. b) Una disolución 0,035M de NaOH. Solución

Problema605: ¿Cuál es el pH de una disolución que contiene 0,075g de NaOH por cada litro? Solución

Problema606: Calcula la [H3O+] y el pH de: a) Una disolución que contiene 2g de Ba(OH)2 en 100ml de agua. b) Una disolución obtenida al mezclar 100ml de HCl 0,3M y 200ml de HNO3 0,5M. Solución

Problema607: Calcula el volumen de agua que hay que añadir a 100ml de una disolución 0,25M de HCl para obtener una disolución 0,15M. Solución

Problema608: Indica cuales son las bases conjugadas de los ácidos HCl, H2O, NH4+, CH3COOH, y cuales son los ácidos conjugados de las bases H2O, NH3, CO32−, OH−. Solución

Problema609: Calcula la constante de basicidad del ión Ac−, del ión OH− y del ión HCO3−. Solución

Problema610: Calcula el pH de una disolución 0,5M de un ácido débil HA con Ka= 3,5·10−6 Solución

Problema611: El pH de una disolución de ácido acético, CH3COOH, es 2,9. Calcula la concentración del ácido y el grado de disociación del ácido en dicha disolución. Ka= 1,8·10−5 Solución

Problema612: Calcula el grado de disociación de una disolución de ácido acético de concentración Co. ¿Varía el grado de disociación del ácido con la concentración inicial?. ¿Cuál será el grado de disociación si Co vale 1M, 10−2M y 10−4M?. Solución

Problema613: Una disolución 0,1M de un ácido monoprótico está disociada en un 1,3%. ¿Cuál es el valor de Ka de ese ácido?. Solución

Problema614: A 25ºC el grado de ionización de una disolución acuosa de ácido etanoico 0,101M vale =0,0099. Calcula el pH de la misma y la constante de ionización del ácido etanoico a esa temperatura. Solución

Problema615: Calcula el pH de una disolución 0,01M de amoníaco. Kb=1,8·10−5 Solución

Problema616: El producto de solubilidad del Mn(OH)2, medido a 25ºC, vale 4·10−14. Calcula: (a) La solubilidad en agua expresada en g/L. (b) El pH de la disolución saturada. Solución

Problema617: La piridina es una base orgánica que reacciona con el agua según la reacción: C5H5N(aq) + H2O ↔ C5H5NH+(aq) + OH−(aq). ¿Cuál es la concentración del ión C5H5NH+ en una disolución 0,1M de piridina?. ¿Cuál es el pH de la disolución?. Kb = 1,8·10−9 Solución

Problema618: ¿Cuáles son las concentraciones en el equilibrio y el pH de una disolución preparada disolviendo 0,16 moles de cianuro de sodio, NaCN, en agua hasta formar 500ml de disolución?. Ka(HCN) = 4,93·10−10 Solución

Problema619: Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentración: acetato de sodio; ácido nítrico e cloruro de potasio. Formula las ecuaciones iónicas que justifican la respuesta. Solución

Problema620: ¿Cuál es el pH de una disolución de NH4Cl, preparada con 2,68g hasta completar un volumen de 250ml? Kb(NH3) = 1,79·10−5 Solución

Problema621: a) Al disolver una sal en agua ¿es posible que esta disolución tenga pH básico?. b) Pon un ejemplo de una sal en la que la disolución acuosa presente un pH ácido y un ejemplo de una sal en la que la disolución acuosa sea neutra. Razona las respuestas. Solución

Problema622: Si queremos impedir la hidrólisis que sufre el NH4Cl en disolución acuosa indica, razonadamente, cuál de los siguientes métodos será el más eficaz: (a) añadir NaCl a la disolución. (b) añadir NH3 a la disolución. Solución

Problema623: ¿Cuál es el pH de una disolución 0,5M en acetato de sodio y 0,5M en ácido acético? Ka(HAc) = 1,8·10−5 Solución

Problema624: Una disolución es 0,30M en NH3 y 0,30M en NH4Cl. (a)¿Cuál es su pH? ¿Qué cambio de pH se produce al añadir a 1L de esta disolución 0,050 moles (b) de HCl y (c) de NaOH? (Ignórense los cambios de volumen). (d)¿Cuál sería el pH de añadir estas cantidades a 1L de agua destilada? Kb(NH3) = 1,8·10−5 Solución

Problema625: 50ml de una disolución que contiene 0,19g de hidróxido de calcio se mezcla con un volumen igual de una disolución que contiene 0,93g de ácido bromhídrico. Suponiendo que el volumen final de la mezcla es de 100ml, ¿cuál será el pH de la disolución resultante? Solución

Problema626: ¿Cuál es el número de moles de hidróxido de calcio que se precisan para neutralizar 0,1 moles de H3PO4? Solución

Problema627: Calcula el volumen de una disolución 0,1M de NaOH que se requiere para neutralizar 27,5ml de una disolución 0,25M de HCl. Solución

Problema628: Cuando se alcanza el punto de equivalencia en una valoración ácido–base, explica razonadamente si cada una de las siguientes afirmaciones es cierta o no: a) El número de moles de ácido y de base que reaccionan son iguales; b) El pH de la disolución formada puede ser distinto de 7; c) Los volúmenes de ácido y de base consumidos son iguales. Solución

Problema629: Explica como determinarías en el laboratorio la concentración de una disolución de ácido clorhídrico utilizando una disolución de hidróxido de sodio 0,01M. Indica el material, procedimiento y formulación de los cálculos. Solución

Problema630: 10ml de KOH se neutralizan con 35,4ml de una disolución 0,07M de ácido sulfúrico. a) ¿Qué cantidad de KOH hay en los 10ml de disolución?. b) ¿Cuál es la concentración de la disolución de KOH? Solución

Problema631: Dado un ácido débil monoprótico 0,01M y sabiendo que se ioniza en un 13%, calcular: (a) La constante de ionización. (b) El pH de la disolución. (c) ¿Qué volumen de disolución 0,02M de hidróxido de sodio será preciso para neutralizar completamente 10mL de la disolución del ácido anterior?. Solución

Problema632: Calcula el pH durante la valoración de 100ml de HCl 0,01M con una disolución de NaOH 0,1M, una vez que se añade un volumen V de la disolución de base. Con ayuda de una hoja de cálculo haz una tabla con los valores de: V de NaOH añadidos; Moles de NaOH añadidos; Moles de ácido/base sobrante; [H+] y pH, calculados para los volúmenes de 0 a 20ml en intervalos de 0,1ml y representa gráficamente, también con la ayuda de la hoja de cálculo, la [H3O+] y el pH frente al volumen de base añadido. Solución

Ejercicios y cuestiones

430.- Calcular el pH de una disolución de ácido sulfúrico que contiene 0,5 gr/l. Considera las dos disociaciones completas. 431.- Calcular el pH de una disolución de ácido nítrico 0,05 M. 432.- Calcular el pH de una disolución obtenida al disolver 0,387 gr de NaOH en 400 ml de agua. 433.- Se añaden 0,05 cc. de una disolución de HCl 0,1 M a 500 cc. de agua. Hallar el pH de la nueva disolución. 434.- Hallar el pH de una disolución de HCl 10‑8 M. 435.- Se hacen reaccionar 200 ml de ácido nítrico 0,5 M con 300 ml de NaOH 0,5 M. Calcular el pH de las disoluciones por separado y el pH de la disolución resultante. 436.- Se prepara una disolución disolviendo 0,5 moles de ácido fórmico (HCOOH), en un poco de agua, y añadiendo agua hasta enrasar a un litro. ¿Cuál es el pH de la disolución?. (Ka = 0,00017) 437.- ¿Qué pH tendrá una disolución de ácido acético 0,1 M disociada en un 3,2 %?. 438.- Medidas experimentales han demostrado que una disolución de HCN 0,1 M está ionizada en un 0,0085%. Determinar la constante de ionización de dicho ácido. 439.- Determinar la concentraciones de protones y de iones oxidrilo de una disolución de amoniaco 0'01 M que está ionizada en un 4'2%. 440.- Calcula la molaridad de una disolución de ácido cianhídrico que está ionizada el 2%. DATO: Ka = 7.10‑10 441.- Una disolución de ácido acético 0'1 M está ionizada en un 1'34 %. Calcula su Ka y el pH de la disolución. 442.- Halla el pH de cada una de las siguientes disoluciones: a) 10 ml de HCl 15 M en 750 ml de disolución. b) 0'1 M de ácido hipocloroso (Ka = 3.10‑8). c) 0'01 M de hidracina: N2H4. (Kb = 2'3.10‑6). 443.- Calcular las concentraciones de todas las especies presentes en una disolución de ácido fórmico (HCOOH) de pH = 3 si Ka = 1'7.10‑4. 444.- Si 0,2 moles de acetato sódico (CH3COONa), se disuelven en un litro de agua. Calcular el pH de la disolución resultante, sabiendo que el ácido acético tiene una Ka = 1,75.10‑5 y Kw = 10‑14. 445.- Hallar el pH y la concentración de HCN (Ka = 4,93.10‑10) en una solución preparada disolviendo 0,45 moles de NaCN hasta un litro de agua. 446.- Calcular el pH de una disolución 0,1 M de acetato sódico tomando la Ka = 1,8.10‑5. 447.- Calcular el pH de una disolución 0'1 M de nitrato amónico si Kb = 1'8.10‑5 y Kw = 10‑14. 448.- El pH de una disolución de acetato sódico es de 8'35, calcular la concentración de esta disolución si la constante de acidez del ácido acético vale Ka= 1'8.10‑5. 449.- Para neutralizar una disolución de 0,186 gr de KOH puro en 100 ml de agua, se necesitan 40,4 ml de una disolución de HCl. ¿Cuál es la Normalidad de la disolución de ácido clorhídrico?. 450.- ¿Qué volumen de ácido sulfúrico 0'1 M se necesita para neutralizar una mezcla de 0'5 gr de NaOH y 0'8 gr de KOH? ¿Qué indicador se podría utilizar? 451.- Se mezclan 50 ml de ácido nítrico 0'1 M con 60 ml de hidróxido cálcico 0'1 M. ¿Qué volumen de ácido clorhídrico 0'05 M se necesitaría para neutralizar la mezcla? 452.- ¿Qué volumen de una disolución de ácido acético 0'1 M se necesita para neutralizar 25 ml de NaOH 0'2 M? ¿Qué indicador será el adecuado? 453.- Calcular el pH de equivalencia para una valoración de 35 ml de ácido tricloroacético 0,1 N (Ka = 0,13), con KOH 0,1 M. 454.- Un vinagre comercial se valora con sosa 0,127 N consumiéndose 50 ml para neutralizar 10,1 ml de muestra. Calcular: a) La Normalidad del ácido en el vinagre. b) La acidez del vinagre es debida al ácido acético. Calcular el tanto por cien en peso del ácido acético que hay en el vinagre si éste tiene una densidad de 1 gr/ml. 455.- Se pretende seguir con algo de detalle la valoración de 50 ml de ácido acético 0,1 M (Ka= 1,75.10‑5), con 60 ml de NaOH 0,1 M. Calcular el pH de la disolución resultante: a) Cuando no se ha añadido nada de sosa. b) Se han añadido 25 ml de solución de NaOH. c) Se ha neutralizado exactamente el ácido. d) Se han añadido 5 ml en exceso de NaOH 0,1 M. 456.- Una central térmica de producción de energía eléctrica libera 5 Tn de dióxido de azufre por hora a la atmósfera. En días húmedos, el dióxido de azufre liberado reacciona con el oxígeno atmosférico y el agua para producir ácido sulfúrico. A cierta distancia de la central existe una laguna con un volumen de 5 Hm3. Si un 1% de todo el dióxido liberado en un día precipita en forma de ácido sulfúrico en la laguna en forma de lluvia ácida y la fauna autóctona existente en ella no puede soportar un pH inferior a 5'2, ¿podrá sobrevivir a dicha agresión? 457.- Responde verdadero o falso a cada una de las siguientes afirmaciones, justificando la respuesta:    a) Para una disolución acuosa 1 M de un ácido fuerte HX:           i) La concentración del ion X‑ es 1 M.           ii) La concentración del ácido no ionizado es de 0'5 M.           iii) el pH = 0.    b) Para una disolución acuosa 0'1 M de un ácido débil HA:           i) La concentración del ion A‑ es 0'1 M.           ii) el pH = 1.           iii) La concentración del ion H+(ac) es la misma que la del ion A‑(ac).    c) una disolución de Ca(OH)2 tiene un pH=3.    d) Una disolución de cloruro sódico tiene un pH=7 458.- La aspirina o ácido acetil salicílico es un ácido monoprótico débil, cuya fórmula empírica es HA = C9O4H8 (Ka = 2'64.10‑5). Hallar el pH de una disolución preparada disolviendo una tableta de aspirina de 0'5 gr en un vaso de 100 cc. de agua. 459.- Seguidamente se formulan 5 sales. Para todas ellas escribe su nombre (o su fórmula) y si al disolverse en agua producirán disoluciones ácidas, básicas o neutras: sulfato amónico   ;   KCl   ;   Acetato sódico   ;   NaBr   ;   cianuro potásico 460.- La hidracina es una base débil que se hidroliza según la reacción:           N2H4 + H2O           N2H5+ + OH‑                           Kb = 2.10‑6 a) calcular la concentración de ion hidracinio (N2H5+) que existirá en una disolución preparada disolviendo 0'05 moles de hidracina en agua hasta un volumen de disolución de 250 ml. b) Determinar el pH de dicha disolución. DATOS: Kw = 10‑14 461.- Responde verdadero o falso a cada una de las siguientes afirmaciones, justificando la respuesta: a) Para una disolución acuosa 1 M de un ácido fuerte HX:           i) La suma de las concentraciones de los iones X‑(ac) y H+(ac) es 2 M.           ii) el pH de la disolución es negativo.           iii) la concentración de HX(ac) es 1 M. b) Para una disolución acuosa 0'1 M de un ácido débil HA:           i) La concentración del ion H+ (ac) es la misma que la del ion A- (ac).           ii) El pH de la disolución es mayor que 1.           iii) la disolución es básica. c) una disolución de cloruro amónico es básica. d) Una disolución de nitrato cálcico tiene un pH = 5 462.- Seguidamente se formulan 5 sales. Para todas ellas escribe su nombre (o su fórmula) y si al disolverse en agua producirán disoluciones ácidas, básicas o neutras: NH4Cl   ;   KBr   ;   carbonato potásico   ;   sulfato sódico   ;   Ca(NO3)2 463.- Calcular el pH de una disolución de formiato sódico (HCOONa) que contiene 0'1 gr de la sal en 25 ml de disolución acuosa. DATO: Ka = 1'78.10‑4 464.- Se dispone de tres indicadores para los cuales figura entre paréntesis el pH de viraje: Rojo de metilo (5),            Azul de bromotinol (7),                 fenolftaleina (9) Indica cuál será el más adecuado para las siguientes valoraciones ácido‑base: a) hidróxido sódico con ácido nítrico. b) amoniaco con bromuro de hidrógeno. c) ácido acético con hidróxido sódico. 465.- Si a una disolución de un electrolito fuerte se le añade un electrolito débil de forma que ambas sustancias posean un ion común, ¿Cuál es el efecto resultante? 466.- El ácido salicílico es un ácido monoprótico de fórmula C7O3H6 y de Ka = 1'06.10‑3. Hallar: a) el grado de ionización del ácido salicílico en una disolución que contiene un gramo de ácido por litro de disolución. b) el pH de la disolución resultante del apartado anterior. c) el grado de ionización del ácido salicílico cuando se prepara una disolución de 1 gramo de dicho ácido en una disolución de 1 litro de ácido clorhídrico 0'1 M. 467.- Dados los pK correspondientes, escribir en orden creciente de acidez las siguientes especies químicas: HCO3‑             ;        H2S         ;          S‑2          y             NH4+ Datos:    Ácido carbónico: pK1 = 6'4 pK2 = 10'3                Ácido sulfhídrico: pK1 = 7'0 pK2 = 12'9                Amoniaco: pK = 4'8 468.- Identifica las especies ácidas o básicas en las siguientes reacciones:a) H2O + S2-    OH- + HS-b) NH4+ + OH-    NH3 + H2Oc) HNO3 + HClO4    H2NO3+ + ClO4-d) H2CO3 + NaOH     Na2CO3  +  H2O 469.- Identifica cuáles de las siguientes especies son ácidas y cuáles son básicas, escribiendo reacciones que lo pongan de manifiesto: NH4+               CO32-               H3O+                         HS- 470.- Se tiene un ácido débil HX en disolución acuosa. ¿Qué le sucederá al pH de la disolución si se añade agua?, ¿y si se añaden iones H+?. 471.- Dadas las especies: NH3, OH-, HCl, HCO3-. Escribe reacciones que justifiquen el carácter ácido o básico de las mismas, e identifica en cada reacción los pares ácido/base conjugados. 472.- Ordena por fuerza ácida creciente las siguientes especies: H2SO3             (pKa1 = 1,81) HCOOH;        (pKa =3 ,75) NH4+               (pKa = 9,24) 473.- ¿Por qué al mezclar 50 ml de disolución 0,5 M de HF con 50 ml de disolución 0,5 M de NaOH la disolución resultante no es neutra?. 474.- Dadas las siguientes bases: La metilamina CH3NH2 (pKb=3,30), la anilina C6H5NH2 (pKb=9,38) y el amoniaco NH3 (pKb=4,74) a) Escribe reacciones que lo pongan de manifiesto. b) Explica cuál será el ácido conjugado más débil. 475.- Calcula el pH de las siguientes disoluciones: a) 0,35 M de ácido hipobromoso. b) 0,02 M de hipobromito de potasio. La constante de acidez del ácido hipobromoso es 2,1.10-9. 476.- Calcula el pH y la concentración de todas las especies en una disolución 0,75 M de nitrato de amonio. La constante de acidez del catión amonio es 5,6.10-10. 477.- Un ácido monoprótico débil en disolución acuosa tiene un pH=3. Para neutralizar 100 ml de esta disolución son necesarios 100 ml de una disolución 0,1 M de hidróxido de sodio. Determina el pKa del ácido. 478.- Una disolución de ácido fórmico, HCOOH, que contiene 10 gramos por litro de disolución, tiene un pH de 2,2. a) Calcula la constante de acidez del ácido fórmico. b) Se mezclan 10 ml de la disolución ácida con 30 ml de una disolución de hidróxido de sodio 0,1 M. Deduce cómo será la disolución resultante (ácida, básica o neutra). 479.- Se preparan 100 ml de una disolución acuosa a partir de 10 ml de NH3 (d = 0,9 g/ml; 25 % de riqueza). La constante de basicidad del amoniaco es 1,8.10-5. a) Calcula el pH de la disolución. b) Se hacen reaccionar 10 ml de dicha disolución con 15 ml de disolución 0,88 M de ácido clorhídrico. Explica si la disolución resultante será ácida, básica o neutra. 480.- ¿Qué sucede cuando se disuelve cloruro de amonio en agua?. Escribe la reacción y analízala desde el punto de vista ácido-base de Brönsted. Calcula el pH de una disolución 0,25 M de cloruro de amonio sabiendo que la constante de basicidad del amoniaco es Kb = 1,8.10-5. 481.- La hidracina (N2H4) es extremadamente soluble en agua, siendo sus disoluciones débilmente alcalinas. Cuando 4 g de hidracina se disolvieron en agua hasta obtener 250 ml de disolución, el pH de la misma resultó ser 10,85. Calcula: a) El pKb de la hidracina. b) El volumen de disolución de ácido clorhídrico 0,2 M necesario para neutralizar totalmente 10 ml de la disolución de hidracina. 482.- Se preparó una disolución de ácido cloroso con 2 g de dicho ácido y agua suficiente para tener 250 ml de disolución. La constante de ácidez de este ácido es 1,1.10-2 a) Calcula el pH de la disolución. b) Calcula el volumen de disolución 0,2 M de hidróxido de potasio que consume en la valoración de 10 ml de la disolución de ácido cloroso. Razona si el pH en el punto de equivalencia de esta valoración será ácido, básico o neutro. 483.- Calcula la constante de acidez de un ácido débil HA monoprótico sabiendo que en una disolución del mismo 0,05 M está disociado un 0,15%. ¿Cuál es el pH de la disolución?. ¿Cuántos ml de una disolución 0,01 M de hidróxido de sodio se necesitarían para neutralizar completamente 100 ml de la disolución anterior?. 484.- Una disolución acuosa 0,1 M de ácido propanoico, CH3CH2COOH, tiene un pH = 2,95. A partir de este dato, calcula la constante de acidez del ácido propanoico y su grado de disociación. 485.- Calcula el pH de la disolución y el grado de disociación del ácido nitroso, en una disolución que contiene 0,47 g de dicho ácido en 100 ml. ¿Cuántos gramos de hidróxido sódico se necesitan para neutralizar 25 ml de la disolución anterior de ácido nitroso?. La constante de acidez del ácido nitroso es 5.10-4. 486.- El ácido fórmico está ionizado en un 3,2 % en una disolución acuosa 0,2 M. Calcula: a) La constante de acidez del ácido fórmico. b) El porcentaje de ionización en una disolución 0,01 M. 487.- ¿A qué concentración tendrá pH = 3 una disolución de ácido fórmico (ácido metanoico) cuya constante de acidez es 1,77.10-4 a 25º C?, ¿cuánto valdrá el grado de disociación a la misma temperatura?. 488.- A un litro de disolución 0,5 M de ácido acético se le adicionan 0,002 moles de ácido nítrico (considera despreciable la variación de volumen). Calcula: a) El pH de la disolución. b) El grado de disociación del ácido acético. Dato: Ka = 1,8.10-5 M 489.- Calcular el pH en: a) una disolución 0,2M de hidróxido sódico.  b) una disolución 0,05M de ácido nítrico. 490.- Determinar la concentración de OH- y H+ en una disolución de amoníaco 0,01M, que está ionizada en un 4,2%. 491.- Calcular la molaridad de una disolución de ácido cianhídrico, HCN, que está ionizada al 2%. Datos: Ka = 7.10-10 492.- Una disolución de ácido acético 0,1M, está ionizada al 1,34%. Calcular la constante de acidez, Ka, del ácido. 493.- Hallar la concentración del ión H+ y el pH de cada una de las siguientes disoluciones: a) 10 ml de ácido clorhídrico 15 M en 750 ml de disolución. b) 0,1M de ácido hipocloroso.  Ka = 3.10-8. c) 0,01M de hidracina, N2H4. Kb = 2,3.10-6. 494.- Calcular las concentraciones de todas las especies moleculares e iónicas presentes en una disolución de ácido fórmico, HCOOH, de pH = 3, siendo Ka=1,7.10-4. 495.- La aspirina o ácido acetilsalicílico, HA, es un ácido monoprótico débil, cuya fórmula molecular es C9O4H8. Hallar el pH de una disolución preparada disolviendo una tableta de aspirina de 0,5 gramos en un vaso (100 ml) de agua. Se supone que la aspirina se disuelve totalmente. Dato: Ka = 1,06.10-3. 496.- La hidracina es una base débil que se ioniza en el agua según el equilibrio: N2H4 (aq) + H2O (l)    N2H5+ (aq) + OH- (aq) cuya constante es Kb = 2.10-6, determinar: a) la concentración del ión hidracinio, N2H5+, que existirá en una disolución preparada disolviendo 0,05 moles de hidracina en agua hasta obtener un volumen de 250 ml de disolución. b) el pH de dicha disolución. 497.- Calcular el pH de una disolución 0,1M de nitrato amónico, si Kb(NH3)=1,8.10-5. 498.- El pH de una disolución de acetato de sodio es 8,35. Calcular la concentración de esta disolución si Ka del ácido acético es 1,8.10-5. 499.- Seguidamente se citan cuatro sales. Para todas ellas, escribir su nombre químico (o su fórmula): KBr; formiato de sodio; NaCN; CaCl2, nitrato de amonio. Indicar, para cada una de ellas, si al disolverse en agua producirán disoluciones ácidas, básicas o neutras, explicándolo. 500.- Calcular el pH de una disolución de formiato sódico, HCOONa, que contiene 0,1 gramos de la sal en 25 cc de disolución. La reacción de disociación del ácido fórmico y su constante de acidez es la siguiente:    HCOOH (aq)      HCOO- (aq) + H+ (aq)                                   Ka = 1,78.10-4 501.- Calcular el contenido en acético del vinagre comercial, sabiendo que 10 ml del mismo consumen 18 ml de una disolución de NaOH 0,5 M. Expresar el resultado en gramos de acético por 100 ml de vinagre (grado de acidez). 502.- Calcular el contenido (en %) en hidróxido cálcico de una muestra sólida, si se disuelve 1 gramo de esta muestra en agua hasta obtener 100 ml de disolución y 10 ml de ésta consumen 21,6 ml de ácido clorhídrico 0,1 M para su neutralización. Ten en cuenta el hidróxido cálcico es una base fuerte y el ácido clorhídrico un ácido que se disocia en un 100 %. 503.- ¿Qué volumen de ácido nítrico 0,1M se necesitaría para neutralizar una mezcla de 0,5 gramos de hidróxido sódico y 0,8 g de hidróxido potásico?. 504.- Se mezclan 50 ml de ácido nítrico 0,1M com 60 ml de hidróxido cálcico 0,1M. ¿Qué volumen de ácido clorhídrico 0,05M se necesitaría para neutralizar esta mezcla?. 505.- ¿Qué volumen de una disolución de ácido acético (CH3COOH) 0,1 M se necesitará para poder neutralizar 25 ml de hidróxido sódico 0,2 M?. 506.- a) ¿Cuales son las bases conjugadas de los siguientes ácidos de Brönsted?: HCl,    H2O,    NH4+,    CH3COOH. b) Indicar cual de las siguientes afirmaciones es correcta o falsa, explicándolo       i) La base conjugada de un ácido fuerte es débil.       ii) Una disolución de acetato sódico tiene un pH = 7.       iii) Una disolución de cloruro amónico tiene un pH > 7. 507.- Una disolución acuosa que contiene 0,01 moles de ácido acético en un volumen de 100 ml tiene un pH = 3. a) Calcular la constante de acidez del ácido acético. b) Determinar cual debe ser el volumen de agua que deberá añadirse a la disolución anterior para que el pH de la disolución alcance el valor de 4. 508.- La constante de acidez de un ácido monoprótico es 10-5. a) Determinar el valor del pH de una disolución 0,5 M de dicho ácido. b) Determinar el valor del pH de una disolución de 50 cc que contiene 0,01 mol de la sal sódica de dicho ácido. 509.- a) Definir ácidos y bases según la teoría protónica de Brönsted. b) Escribir reacciones que justifiquen el carácter ácido o básico de las disoluciones acuosas de las siguientes sustancias: cloruro amónico, yoduro sódico, acetato sódico y perclorato de sodio. 510.- a) ¿Cómo se mide la fuerza de los ácidos o las bases según la teoría protónica? b) Escribir reacciones que justifiquen el carácter ácido, básico o anfótero, según la misma teoría, de las especies: HCO3-, NH4+, NO3-. 511.- Indicar la especie más ácida y más básica de los siguientes pares, justificando la respuesta:                                    CH3COOH/CH3COO-           Ka = 2.10-5                                    NH4+/NH3                              Ka = 5.10-10                                    HNO2/NO2-                            Ka = 4.10-4 512.- El vinagre comercial es una disolución acuosa de ácido acético, de 5% de riqueza en masa de ácido y densidad 1,05 g/ml. a) ¿Cuál es el pH del vinagre? b) ¿Qué volumen de disolución de hidróxido sódico 0,5 M será necesario para neutralizar 100 ml de vinagre?. Datos: pKa(CH3COOH) = 4,74 513.- Pon algún ejemplo de sales cuya disolución acuosa sea ácida, básica y neutra. Escriba reacciones que lo justifiquen. 514.- a) Escribir la reacción del amoníaco gaseoso con el agua, identificando los pares ácido-base. b) Indicar cualitativamente cómo se modificará el pH de la disolución (aumentará, disminuirá o no se modificará) en las siguientes condiciones:       i) adición de NaOH,       ii) adición de HCl,       iii) adición de agua. 515.- Explicar, mediante reacciones, el hecho observado de que en una disolución acuosa de amoníaco, la fenolftaleína se colorea de rojo, mientras que en una disolución de cloruro amónico no se colorea. 516.- a) Escribir la reacción del ácido acético con agua, señalando el doble par ácido-base. b) Con referencia al apartado anterior, indicar cualitativamente cómo se modifica el pH de la disolución (aumentará, disminuirá o no se modificará) en las siguientes condiciones:       i) adición de NaOH,       ii) adición de HCl,       iii) adición de agua. 517.- a) Utilizando la teoría protónica, indicar y justificar cuales de las siguientes sustancias son ácidos o bases: SO42- ; HCO3-; Cl-; H3O+. b) Dados los pares:                                    CH3COOH/CH3COO-          (pKa = 4,8)                                    HF/F-                                      (pKa = 2,8 )                                    HCN/CN-                               (pKa = 10,0), elegir el ácido más fuerte y la base más fuerte. Justificar la elección. 518.- Cuando 150 mg de una base orgánica de masa molar 31,06 g/mol, se disolvieron en agua hasta obtener 50 ml de disolución, el pH de la misma resultó ser 10,05. Calcular: a) El pKb de dicha base orgánica. b) El volumen de disolución de clorhídrico 1 M que se necesita para neutralizar totalmente 10 ml de dicha disolución. c) Explicar si la disolución resultante en b) será ácida, básica o neutra.

Concepto básicos.

1.-       a) Aplicando la teoría de Brönsted-Lowry, explique razonadamente, utilizando las ecuaciones químicas necesarias, si las siguientes especies químicas se comportan como ácidos o como bases: NH₃, CH₃-COOH, CN^–, HCO₃^–. b) Señale en cada caso la base o el ácido conjugado. (Cuestión Selectividad. Zaragoza. Junio 1997). 

2.-       Justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:  a) “La velocidad de una reacción química conserva el mismo valor numérico durante todo el tiempo que dure la reacción”. b) “El HCl en disolución acuosa diluida es un ácido débil”. 

3.-       Indica cuales son las bases conjugadas de los ácidos así como los equilibrios entre la forma ácida y la básica: H₃O⁺, HNO₂, HCN. 

4.-       Demuestra la relación matemática existente entre la constante de un ácido y la de la base conjugada de dicho ácido. Ö

5.-       Completar los siguientes equilibrios entre pares de ácidos y bases conjugados, de tal forma que el primer compuestos de cada ecuación actúe como ácido: a) H₂CO₃ + H₂O Á _______ + ________  b) ______ + HCO₃^– Á ______ + H₂O; c) NH₄⁺ + ______ Á H₂O  + ______; d) H₂O  + CN^– Á _______ + ________ 

6.-       Completar los siguientes equilibrios ácido-base de Brönsted-Lowry; caracterizando los correspondientes pares ácido-base conjugado: a) ..... + H₂O Á CO₃^2– + H₃O⁺; b) NH₄⁺ + OH^– Á H₂O + ..... ; c) ..... + H₂O Á H₃O⁺ + SO₄^2–; (Selectividad COU. Galicia. 1998). 

7.-       Cuando a una disolución de amoniaco se le añade cloruro de amonio: Decide si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones justificando las respuestas. a) Aumenta el grado de disociación del amoniaco; b) El grado de disociación del amoniaco no varía; c) el pH disminuye; d) aumenta el pH. 

Cálculo del pH y constantes de acidez y basicidad.

8.-       En un laboratorio se dispone de cinco matraces que contiene ca­da uno de ellos disoluciones de las que se tiene la siguiente in­formación:   1º)  pH = 7; 2º) [H₃O⁺] = 10^–3; 3º) pOH = 2; 4º) [OH^–] = 10^–6; 5º) pH = 1. Ordena dichos matraces de ma­yor a menor acidez. (Cuestión Selectividad COU. Andalucía. 1998). 

9.-       Calcula el pH de las siguientes disoluciones. a) 250 ml de HCl 0,1 M; b) 250 ml de HOCl  0,1 M si su K_a = 3,2 · 10^–8 M. 

10.-    Calcular el pH de una disolución 0,1 M de NH₃, sabiendo que K_b = 1,8 · 10^–5. 

11.-    Calcula el pH y la concentración de todas las especies presentes en una disolución 10^–2 M de hidróxido de calcio. 

12.-    A 25ºC una disolución 0,1 M de amoniaco tiene un pH de 11,12. Determina la constante de basicidad del amoniaco y la de acidez del ion amonio. 

13.-    a) A un estudiante de química le piden la concentración de ácido láctico, HC₃H₅O₃, en un vaso de leche. Para ello deter­mina la concentración de iones hidronio obteniendo como resultado 3,09 · 10^–3 M. ¿Qué valor debería dar? b) Le dicen que el pH de una taza de café (a 25 ºC) es 5,12. ¿Cuál será la concentración de iones hidronio en el café? c) Si se mezclan 125 ml del café anterior con un volumen igual de leche, ¿cuál será el pH del café con leche obt  enido? Datos (25 ºC): Considera que la leche es una disolución acuosa y que toda su acidez se debe al ácido láctico y que éste es un ácido monoprótico. K_a (ácido láctico) = 1,40 · 10^–4. Supón volúmenes aditivos. (Problema Selectividad COU. Oviedo. Septiembre 1997). 

Cálculo de grado de disociación, concentraciones...

14.-    En 500 ml de agua se disuelven 3 g de ácido acético. Calcula: a) el pH de la disolución resultante; b) el porcentaje de ácido acético disociado. M_at: C=12; O=16; H=1. K_a = 1,8 · 10^–5. 

15.-    La constante del ácido cianhídrico (HCN) es 4,9·10^‑10 a 25 °C; a) ¿cuál es la concentración de H₃O⁺ de una disolución acuosa 1,2·10^‑2 M del ácido a dicha temperatura; b) su grado de ionización. 

16.-    Se sabe que 100 ml de una disolución de ácido oxoclorico (I) (hipocloroso) que contiene 1,05 gramos, tie­ne un pH de 4,1. Calcula: a) La constante de disociación del ácido. b) El grado de disociación. Masas atómicas: Cl: 35,5; O: 16; H: 1. (Problema Selectividad COU. Madrid Alcalá Junio 1998). 

17.-    El pH de una disolución acuosa de ácido acético es 2,9. Calcular la molaridad y el grado de disociación del ácido acético en dicha disolución. pK_a = 4,74. 

18.-    Una disolución 10^–2 M de ácido benzoico presenta un grado de disociación del 8,15 %. Determina: la constante de ionización del ácido, el pH de la disolución y la concentración del ácido benzoico sin ionizar en el equilibrio. Ö

19.-    Calcula el pH y la molaridad de cada especie química presente en el equilibrio de ionización del amoniaco 0,15 M: NH₃(ac) + H₂O(l) ® NH₄⁺(ac) + OH^–. K_b(:NH₃) = 1,8 x 10^–5. 

Hidrólisis de sales.

20.-    Discute, razonadamente, las siguientes afirmaciones: a) Si se añade agua destilada a una disolución de pH = 4, aumenta la concentración de protones. b) Si se añade cloruro amónico a una disolución de pH = 7, disminuye el pH. (Cuestión Selectividad COU. Andalucía. Junio 1998). 

21.-    a) Cómo será el pH de una disolución de 150 ml de NaClO 0,1 M. b).¿Cuánto valdrá? K_a (HClO) 3,2·10^–8·  

22.-    Indica cómo será el pH de una disolución 1 M de: a) NaCl; b) CH₃–COONa; c) NH₄Cl; d) CH₃–COONH₄. [K_b(NH₃) = K_a(CH₃–COOH) = 1,8 ·10^–5 M]. 

23.-    · a) Calcula el pH de una disolución 0,7 M de KCN sabiendo que K_a de HCN es de 7,2·10^–10 M. b) ¿Cual será el nuevo pH si a ½ litro de la disolución anterior le añadimos ¼ de litro de una disolución 3 Molar de HCN? 

24.-    En cada una de las disoluciones acuosas de los siguientes compuestos: a) carbonato de sodio, b) hidróxido de calcio, c) cloruro de amonio, d) dióxido de carbono, indique justificadamente si el pH será 7, mayor que 7 o menor que 7. (Cuestión Selectividad COU. Zaragoza. Junio 1997) 

25.-    Calcular el pH de la siguiente mezcla: 100 ml de ácido fluorhídrico 1,5 M y 200 ml de agua destilada. Datos: Considerar que los volúmenes son aditivos. La constante de disociación ácida del ácido fluorhídrico a 25 ºC es 8,8·10^–4. (Cuestión Selectividad COU. Salamanca Junio 1997) . 

Neutralización

26.-    Justificar si son correctas o no las siguientes afirmaciones: a) Una disolución de NH₄Cl siempre da lugar a una disolución bási­ca; b) La mezcla estequiométrica de HCl y NaOH da lugar a una disolu­ción ácida; c) La mezcla estequiométrica de HCl y NH₄OH da lugar a una diso­lución básica; d) Una disolución de CH₃COONa siempre tiene carácter básico. (Cuestión Selectividad COU. La Laguna. Junio 1997). 

27.-    Una mezcla de 46,3 g de hidróxido de potasio y 27,6 g de hidróxido de sodio puros se disuelve hasta un volumen de 500 cm³. Calcular el volumen de una disolución 0,5 M de ácido sulfúrico que se necesitará para neutralizar 30 cm³ de la disolución alcalina anterior.  Masa atómicas: Na = 23; K = 39; O =1 6; H = 1. 

28.-    Calcula el pH de la disolución que se forma cuando se mezclan 1,0 litros de amoniaco 0,25 M con 0,400 litros de ácido clorhídrico 0,30 M. K_b (amoniaco) = 1,8·10^–5. (Problema Selectividad COU. Zaragoza. Junio 1997) 

29.-    250 ml de ácido nítrico concentrado del 32 % y densidad 1,19 g/ml, se colocan en un matraz aforado de 1 litro y se añade agua destilada has­ta enrasar. ¿Cuántos ml de la disolución diluida de ácido nítrico serán necesarios para neutralizar 50 ml de una disolución de NaOH cuyo pH es 13,93? Masas atómicas: H: 1; O: 16; N: 14. (Problema Selectividad COU. La Rioja. 1998). 

30.-    Calcula el pH de la disolución formada cuando 500 ml de ácido sulfhídrico 2,20 M reaccionan con 400 ml de disolución de hidróxido de sodio, de 1,200 g/ml de densidad y del 20 % en peso. Masas atómicas: Na: 23; O: 16; H: 1. (Problema Selectividad. Zaragoza. Junio 1997). 

31.-    Se desea preparar 100 ml de una disolución de ácido nítrico de pH = 2,4. Para ello se dispone de otra disolución de ácido nítrico de pH = 0,3. a) ¿Qué volumen habrá que tomar de esta disolución para preparar la disolución deseada? b) ¿Cuántos miligramos de hidróxido sódico habrá que añadir a esos 100 ml de disolución para neutralizarla? Masas atómicas: Na: 23; O: 16. (Problema Selectividad COU. Madrid. 1997) . 

32.-    Se desea preparar 200 ml de ácido clorhídrico 0,4 M a partir de un ácido comercial de 1,18 g/ml de densidad y una riqueza del 36,2 % en peso. a) ¿Cuántos ml de ácido comercial se necesitan? b) Calcular la molaridad del ácido comercial. c) Calcular el pH obtenido al añadir 15 ml de hidróxido sódico 0,15 M, a 5 ml de ácido clorhídrico 0,4 M. d) ¿Cuántos ml de hidróxido sódico 0,15 M neutralizan exactamen­te a 5 ml de ácido clorhídrico 0,4 M? (Problema Selectividad COU. Cantabria. Junio 1997). 

33.-    Calcula la riqueza de una sosa comercial (hidróxido de sodio), si 25 g de la misma precisan para neutralizarse 40 ml de ácido sulfúrico 3 M. 

34.-    A 80 ml de una disolución acuosa 0, 10 M de NaOH, se le añaden 20,0 ml de una disolución acuosa 0,50 M de HCl. Calcular el pH de la disolución resultante. 

35.-    Determina el volumen expresado en ml, que se precisan de una disolución 0,21 M de NaOH para que reaccionen completamente 10 ml de ácido (orto)fosfórico 0,1 M. 

36.-    Se mezclan 25 ml de HCI 0,3 M y 35 ml de NaOH 0,4 M. a) ¿Cuál es el pH de la mezcla resultante? b) ¿Qué volumen de HCl necesitaríamos para que el pH de la mezcla resultante fuese igual a 7? (Problema Selectividad La Laguna. Junio 1997. 

37.-    Calcula el pH de la disolución que resuelta de añadir a 25,0 ml de HCl 0,1 M: a) 5 ml de NaOH 0,2 M; b) 20 ml de NaOH 0,2 M. 

38.-    Se disuelven 6,8 g de amoniaco en la cantidad de agua necesaria para obtener 500 ml de disolución. Calcule: a) El pH de la disolución. b) Qué volumen de ácido sulfúrico 0,10 M se necesitará para neutralizar 20 ml de la disolución anterior. K_b (amoniaco) = 1,8 10^–5. Masas atómicas: N: 14; H: 1. (Problema Selectividad Zaragoza. Junio 1998). 

39.-    ¿Cuál será el pH de una disolución formada por 100 ml de acetato sódico 0,250 M, 25 ml de HCl del 12 % y densidad 1,06 g/ml, y cantidad suficiente de agua para completar 250 ml? Masas atómicas: Cl: 35,5; C: 12; 0:16; H: 1; K_a (CH₃COOH) = 1,8· 10^–5. (Problema Selectividad La Rioja. Junio 1998). 

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SOLUCIONES DE EJERCICIOS

EJERCICIO 6: Solución: a) HCO₃^2–; b) NH₃; c) HSO₄^–
EJERCICIO 7: Sol: c)
EJERCICIO 8: Solución: 5º > 2º > 1º > 4º > 3º.
EJERCICIO 12: Sol K_b = 1,74·10^–5 M; K_a = 5,68·10^–10 M..
EJERCICIO 17: Sol: c = 0’088 M; a = 0,014 M 
EJERCICIO 25: Solución: pH = 1,69
EJERCICIO 29: Solución: 28,3 ml.

EJERCICIO 30: Solución: pH = 13,35

EJERCICIO 31: Solución: a) 0,8 ml; b) 16 mg.
EJERCICIO 32: Soluc: a) 6,84 ml disolución HCl; b) 11,7M; c) pH = 12,1; d) 13,33 ml.
EJERCICIO 34: Solución: pH = 1,7
EJERCICIO 37: Solución: 1,30; 12,52.

soluciones (ácido-base)

1.-       

a)      NH₃ (g) + H₂O (l)  Á  NH₄⁺ + OH^–;                     Base pues captura H⁺.           
CH₃-COOH + H₂O (l)  Á  CH₃-COO^– + OH^–;    Ácido pues cede H⁺. 
CN^–  + H₂O (l)  Á HCN + OH^–;                          Base pues captura H⁺.           
HCO₃^–+ H₂O (l)  Á H₂CO₃ + OH^–;                      Base pues captura H⁺.           
HCO₃^–+ H₂O (l)  Á CO₃^2– + H₃O⁺;                      Ácido pues cede H⁺.

b)     NH₄⁺: Ácido conjugado.
CH₃-COO^– : Base conjugada
HCN: Ácido conjugado.
H₂CO₃: Ácido conjugado.
CO₃^2–: Base conjugada.

2.-       

a)      FALSO, pues ésta va disminuyendo hasta valer 0 en el equilibrio en donde ya no varían las concentraciones de reactivos y productos a lo largo del tiempo.

b)     FALSO, pues el ácido clorhídrico es un ácido fuerte y está totalmente disociado independientemente de que se trate de una disolución diluida o concentrada.

3.-       Õ

H₃O⁺ Á  H⁺ + OH^– (Base conjugada).         
HNO₂ + H₂O Á  H₃O⁺ + NO₂^– (Base conjugada).  
HCN + H₂O Á H₃O⁺ + CN^–  (Base conjugada).

4.-       Õ

Equilibrio de disociación de un ácido: HA  + H₂O Á A^– + H₃O⁺

Reacción de la base conjugada con el agua: A^– + H₂O Á AH  + OH^–

          [A^–] · [H₃O⁺]                       [HA] · [OH^–]        
K_a = ——————   ;       K_b = ——————
               [HA]                                    [A–]

                [A^–] · [H₃O⁺] · [HA] · [OH^–]
K_a · K_b = —————–—————— = [H₃O⁺] · [OH^–] = K_W
                            [HA] · [A^–]

5.-       

a)      H₂CO₃ + H₂O Á HCO₃^– + H₃O⁺

b)     H₃O⁺ + HCO₃^– Á H₂CO₃ + H₂O;

c)      NH₄⁺ + OH^– Á H₂O + NH₃;

d)     H₂O  + CN^– Á OH^–+ HCN

6.-       Õ

a)      HCO₃^– + H₂O Á CO₃^2– + H₃O⁺

b)     NH₄⁺ + OH^– Á H₂O + NH₃;

c)      HSO₄^–  + H₂O Á H₃O⁺ + SO₄^2–.

7.-       

a)      FALSO, pues al añadir NH₄⁺, que es uno de los productos de disociación del NH₃, el equilibrio:  NH₃ + H₂O  Á NH₄⁺+ OH^–, se desplazará hacia la izquierda disminuyéndola disociación del mismo.

b)     FALSO, por la razón antes expuesta.

c)      VERDADERO, pues al desplazarse el equilibrio hacia la izquierda también disminuirá [OH^–], con lo que aumentará [H₃O⁺] y por tanto disminuirá el pH.

d)     FALSO.

8.-       

5º > 2º > 1º > 4º > 3º.

9.-       

a)      El HCl es un ácido fuerte por lo que está totalmente disociado según:
HCl + H₂O ® Cl^– +  H₃O⁺ por lo que [H₃O⁺] = [HCl]₀;
pH = –log [H₃O⁺] = –log 0,1 = 1

b)     HClO + H₂O Á ClO^– + H₃O⁺; 3,2 · 10^-8 M @ 0,1 M·a² Þ a = 5,66·10^–4
[H₃O⁺] = 0,1 M ·5,66·10^–4 = 5,66·10^–5 M;
pH = –log [H₃O⁺] = –log 5,66·10^–5 = 4,25.

10.-    

Equilibrio:  NH₃ (g) + H₂O (l)  Á  NH₄⁺ + OH^–;

c₀ (mol/l)       0,1                                0          0

c_eq (mol/l)   0,1(1–a)                        0,1a    0,1a 

                   [NH₄⁺]·[OH^–]     0,1a²
1,8 · 10^–5 = ––––––––––– = ––––– @ 0,1a² Þ a = 0,013
                          [NH₃]           1–a

[OH^–] = 0,1 M ·  0,013 = 1,34·10^–3 M

                    10^–14 M²
[H₃O⁺] = ––––––––––– =  7,45 · 10^–12 M Þ pH = –log 7,45 · 10^–12 = 11,13
                1,34·10^–3 M

11.-    

El hidróxido de calcio es una base fuerte que  se encuentra totalmente disociada: Ca(OH)₂ ® Ca²⁺ + 2 OH^–.

[Ca(OH)₂] = 0, [Ca²⁺] =  10^–2 M y   [OH^–] = .2·10^–2 M

                 10^–14 M²
[H₃O⁺] = –––––––– =  5 · 10^–13 M Þ pH = –log 5 · 10^–13 = 12,30
                2·10^–2  M

12.-    

pOH = 14 – 11,12 = 2,88 Þ [OH^–] = 1,32 · 10^–3 M

Equilibrio:    NH₃ (g) + H₂O (l)  Á  NH₄⁺   +   OH^–;

c₀ (mol/l)         0,1                                0             0

c_eq (mol/l)   0,1–1,32·10^–3             1,32·10^–3   1,32·10^–3

         [NH₄⁺]·[OH^–]       (1,32·10^–3 M)²
K_b = ––––––––––– = ––––––––––––––– = 1,76 · 10^–5 M
              [NH₃]            (0,1– 1,32·10^–3) M

                      K_W                   10^–14 M²
K_a(NH₄⁺)  = ––––––– = –––––––––––– = 5,68 · 10^–10 M
                   K_b(NH₃)      1,76 · 10^–5 M 

           

13.-    

a) Equilibrio:      HC₃H₅O₃ + H₂O   Á  C₃H₅O₃^–   +    H₃O⁺;

c_eq (mol/l)          c₀ –3,09·10^–3                   3,09·10^–3      3,09·10^–3

                   [C₃H₅O₃^–]·[H₃O⁺]     (3,09·10^–3 M)²
1,40·10^–4 = –––––––––––––– = –––––––––––––– Þ  c₀ = 0,065 M
                        [HC₃H₅O₃]          (c₀ –3,09·10^–3) M 

b) [H₃O⁺] = 10^–5,12 M = 7,59 · 10^–6 M

c)      Debido a la gran diferencia en [H₃O⁺] en la leche y en el café se pueden despreciar los procedentes de éste último, con lo cual [H₃O⁺] es simplemente la mitad de la que había en la leche debido a la dilución en un volumen doble:

[H₃O⁺] = 3,09·10^–3 M/ 2 = 1,545·10^–3 M Þ pH = 2,81

14.-    

a) Equilibrio:      CH₃COOH + H₂O Á  CH₃COO^–  + H₃O⁺;

n₀(mol)                  3/60                                    0             0

c₀ (mol/l)          0,05/0,5                                   0             0

c_eq (mol/l)          0,1(1–a)                              0,1a         0,1a 

                   [CH₃COO^–]·[H₃O⁺]     0,1a²      
1,8 · 10^–5 = –––––––––––––––– = ––––– @ 0,1a²
                        [CH₃COOH]            1–a

De donde: a = 0,0134

[H₃O⁺] = 0,1 M · 0,0134 = 1,34 · 10^–3 M Þ pH = 2,87

b)  % disociado = 100·a = 1,34 %.

15.-    

Equilibrio:      HCN  +  H₂O   Á  CN^–     +     H₃O⁺;

c₀ (mol/l)           1,2·10^‑2                   0                 0

c_eq (mol/l)       1,2·10^‑2 (1–a)       1,2·10^‑2a     1,2·10^‑2a 

                  [CN^–]·[H₃O⁺]     1,2·10^‑2a²      
4,9·10^‑10 = –––––––––––– = ––––––– @  1,2·10^‑2 a²
                        [HCN]             1–a

De donde: a = 2,02·10^–4

[H₃O⁺] = 1,2·10^‑2 M · 0,0134 = 2,42 · 10^–6 M

16.-    

a) [H₃O⁺] = 10^–4,1 M = 7,94·10^–5 M

Equilibrio:      HClO  +    H₂O   Á    ClO^–   +  H₃O⁺;

n₀(mol)            1,05/52,5                      0             0

c₀ (mol/l)            0,02/0,1                      0              0

c_eq (mol/l)       0,2 –7,94·10^–5      7,94·10^–5     7,94·10^–5

        [ClO^–]·[H₃O⁺]      (7,94·10^–5 M)²     
K_a = –––––––––––– @ ––––––––––– =  3,15·10^‑8 M
              [HClO]                 0,2 M

b) [H₃O⁺] = 7,94·10^–5 = 0,2 M ·a Þ a = 3,97·10^–4

17.-    

 [H₃O⁺] = 10^–2,9 M = 1,26·10^–3 M

K_a = 10^–4,74 = 1,82·10^–5

Equilibrio:      CH₃COOH + H₂O Á  CH₃COO^–  + H₃O⁺;

c₀ (mol/l)             c₀                                  0                 0

c_eq (mol/l)         c₀ – 1,26·10^–3               1,26·10^–3      1,26·10^–3

                     [CH₃COO^–]·[H₃O⁺]     (1,26·10^–3 M)²     
1,82 · 10^–5 = –––––––––––––––– = ––––––––––––
                        [CH₃COOH]             c₀ – 1,26·10^–3

De donde: [CH₃COOH]₀ = 8,85·10^–2 M

[H₃O⁺] = 8,85·10^–2 M · a = 1,26·10^–3 M Þ a = 0,0142.

18.-    

Equilibrio:   C₆H₅COOH  +    H₂O   Á   C₆H₅COO^–   +    H₃O⁺;

c₀ (mol/l)              0,01                                      0                     0

c_eq (mol/l)       0,01(1–0,0815)                0,01· 0,0815      0,01· 0,0815

        [C₆H₅COO^–]·[H₃O⁺]    (8,15·10^–4 M)²     
K_a = –––––––––––––––– = –––––––––––– =  0,177 M
              [C₆H₅COOH]          9,185·10^–3 M

pH = –log [H₃O⁺] = –log 8,15·10^–4 M = 3,09

19.-    

Equilibrio:  NH₃(ac) + H₂O (l)  Á  NH₄⁺ + OH^–;

c₀ (mol/l)       0,15                                0          0

c_eq (mol/l)   0,15(1–a)                      0,15a    0,15a 

                   [NH₄⁺]·[OH^–]     0,15 a²
1,8 · 10^–5 = ––––––––––– = –––––– @ 0,15 a² Þ a = 0,011
                          [NH₃]           1–a

[NH₄⁺] = [OH^–] = 0,15 M ·  0,011 = 1,65·10^–3 M

[NH₃] = 0,15(1–0,011) = 0,148 M

                    10^–14 M²
[H₃O⁺] = ––––––––––– =  6,06 · 10^–12 M Þ pH = –log 6,06 · 10^–12 = 11,22
                1,65·10^–3 M

20.-    

a)      FALSO, pues al añadir agua la disolución se diluirá, y por tanto, disminuirá [H₃O⁺].

b)     VERDADERO, pues el NH₄⁺ tiene carácter ácido al provocar la hidrólisis del agua y aumentar [H₃O⁺], según la reacción: NH₄⁺ + H₂O  Á NH₃ + H₃O⁺. El Cl^–, al ser la base conjugada de un ácido fuerte no provoca hidrólisis.

21.-    

a)      Se produce una hidrólisis básica: ClO^– + H₂O Á HClO + OH^–; luego el pH será básico.

b)     · K_H = K_W/K_a = 10^–14/3,2·10^–8 = 3,125·10^–7

                              [OH^–]²                                                       
K_H = 3,125·10^–7 @ ––––– Þ [OH^–] = 1,77 · 10^–4 M
                                 0,1

                    10^–14 M²
[H₃O⁺] = ––––––––––– =  5,66 · 10^–11 M Þ pH = –log 5,66 · 10^–11 = 10,25
                1,77 · 10^–4 M 

22.-    

a)      NEUTRO, pues tanto el Na⁺ como el Cl^– son iones procedentes de electrolitos fuertes y, por tanto, no provocan hidrólisis.

b)     BÁSICO, pues el mientras el anión CH₃–COO^– proviene de un ácido débil (ácido acético), y por tanto provoca hidrólisis básica, el Na⁺ proviene de base fuerte y no provoca hidrólisis.

c)      ÁCIDO, pues el mientras el catión NH₄⁺ proviene de una base débil (amoniaco), y por tanto provoca hidrólisis ácida, el Cl^– proviene de ácido fuerte y no provoca hidrólisis.

d)     NEUTRO, pues tanto el NH₄⁺ como el CH₃–COO^– provocan hidrólisis. Al ser K_a = K_b, [H₃O⁺] producido por el NH₄⁺ será igual a [OH^–] producido por el CH₃–COO^–.

23.-    

a) · K_H = K_W/K_a = 10^–14/7,2·10^–10 = 1,39·10^–5

Reacción de hidrólisis: CN^– + H₂O Á HCN + OH^–

                            [OH^–]²                                                         
K_H = 1,39·10^–5 @ ––––– Þ [OH^–] = 3,12 · 10^–3 M
                              0,7

                    10^–14 M²
[H₃O⁺] = ––––––––––– =  3,21 · 10^–12 M Þ pH = –log 3,21 · 10^–12 = 11,49
                3,12 · 10^–3 M 

b) n(CN^–) = 0,5 L · 0,7 mol ·L^–1 = 0,35 mol

n(HCN) = 0,25 L · 3 mol ·L^–1 = 0,75 mol

V_total = 0,5 L + 0,25 L = 0,75 L

Equilibrio:   HCN + H₂O Á  CN^–   +   H₃O⁺

c₀ (mol/l)     0,75/0,75           0,35/0,75       0

c_eq (mol/l)     1–x                   0,4667 + x     x 

                   [CN^–]·[H₃O⁺]     0,4667 x + x²
7,2·10^–10 = –––––––––––– = –––––––––– Þ x = [H₃O⁺] = 1,54·10^–9 M
                          [HCN]                1–x

pH = –log 1,54·10^–9 = 8,81

En realidad, en las disoluciones amortiguadoras la modificación del equilibrio “x” es muy pequeña comparado tanto con [HCN] como con [CN^–], y en la ecuación anterior podemos despreciarla frente a éstas:

                    [HCN]                            1
[H₃O⁺] = K_a·–––––– = 7,2·10^–10M· –––––– = 1,54·10^–9 M
                      [CN^–]                         0,4667

24.-    

a)      Mayor que 7 (básico), pues el mientras el anión CO₃^2– proviene de un ácido débil (ácido carbónico), y por tanto provoca hidrólisis básica, el Na⁺ proviene de base fuerte y no provoca hidrólisis.

b)     Mayor que 7 (básico), pues el Ba(OH)₂ es una base bastante fuerte que en su disociación produce OH^–.

c)      Menor que 7 (ácido), pues el mientras el catión NH₄⁺ proviene de una base débil (amoniaco), y por tanto provoca hidrólisis ácida, el Cl^– proviene de ácido fuerte y no provoca hidrólisis.

d)     Menor que 7 (ácido), pues el CO₂ al disolverse en agua forma ácido carbónico, que en su disociación produce H₃O⁺.

25.-    

n₀(HF) = 0,100 L · 1,5 mol·L^–1 = 0,150 mol

Equilibrio:    HF + H₂O Á  F^–  +  H₃O⁺
c₀(mol/l)     0,150/0,300         0         0
c_eq(mol/l)        0,5 – x            x          x

                 [F^–]·[H₃O⁺]        x²
8,8·10^–4 = ––––––––– = –––––– Þ x = [H₃O⁺] = 2,054·10^–2 M
                       [HF]         0,5 – x

pH = –log 2,054·10^–2 = 1,69

26.-    

a)      FALSO, pues el mientras el catión NH₄⁺ proviene de una base débil (amoniaco), y por tanto provoca hidrólisis ácida (NH₄⁺ + H₂O  Á NH₃ + H₃O⁺), el Cl^– proviene de ácido fuerte y no provoca hidrólisis.

b)     FALSO, pues se produce una neutralización completa con formación de NaCl y agua. Tanto el Cl^– como el Na⁺ proceden de electrolitos fuertes y ninguno provoca hidrólisis, con lo que al no haber exceso ni de OH^– ni de H₃O⁺ la disolución mezcla será neutra.

c)      FALSO, pues se produce una neutralización completa con formación de NH₄Cl y agua. Tal y como se vio en a) el NH₄⁺ provoca hidrólisis ácida.

d)     VERDADERO, pues el CH₃COO^– es la base conjugada de un ácido débil (ácido acético) y provoca hidrólisis básica: CH₃COO^– + H₂O Á CH₃COOH + OH^–.

27.-    

                  46,3 g                                                 27,6 g
n (KOH) = –––––––– = 0,825 mol ; n (NaOH) = –––––––– = 0,69 mol
                  56,1 g/mol                                          40 g/mol

n(OH^–) = 0,825 mol + 0,69 mol = 1,515 mol

             1,515 mol
[OH^–] = –––––––– = 3,03 mol/l
                  0,5 L  

V_a · 0,5 M · 2 = 30 cm³ · 3,03 M Þ V_a = 90,9 cm³

28.-    

n(NH₃) = 1,0 L · 0,25 mol/L = 0,25 mol; n(HCl) = 0,4 L · 0,30 mol/L = 0,12 mol

Reacción de neutralización: NH₃ + HCl ® NH₄Cl

Se neutralizan 0,12 mol de HCl con 0,12 mol de NH₃, con lo que queda un exceso de 0,13 mol de NH₃ en un total de 1,4 litros de disolución.

Equilibrio:  NH₃(ac) + H₂O (l)  Á  NH₄⁺ + OH^–;

c₀ (mol/l)      0,13/1,4                          0          0

c_eq (mol/l)   0,093 – x                           x          x 

                   [NH₄⁺]·[OH^–]         x²
1,8 · 10^–5 = ––––––––––– = ––––––– Þ x = [OH^–] @ 1,3 ·10^–3 M
                          [NH₃]         0,093 – x

                    10^–14 M²
[H₃O⁺] = –––––––––– =  7,72 · 10^–12 M Þ pH = –log 7,72 · 10^–12 = 11,1
                1,3 ·10^–3 M 

29.-    

m(HNO₃) = 0,32 ·1,19 g·ml^-1 ·250 ml = 95,2 g

                                   m               95,2 g
[H₃O⁺] = [HNO₃] = –––– = –––––––––––––– = 1,5 mol/l
                                 V·M     1,0 L · 63 g·mol^–1

pOH = 14 – 13,93 = 0,07 Þ [OH^–] = 0,85 M

V_a · 1,5 M = 50 ml · 0,85 M Þ V_a = 28,3 ml

30.-    Õ

n(H₃O⁺) = V_a · Molaridad · a = 0,50 L · 2,20 mol·L^–1 · 2 = 2,20 mol

m(NaOH) = 0,20 ·1,200 g·ml^-1 · 400 ml = 96 g

                                    m        96 g
n(OH^–) = n(NaOH) = ––– = ––––––––= 2,40 mol
                                    M     40 g·mol^–1

Se neutralizan 2,20 moles de H₃O⁺ con 2,20 moles de OH^– quedando un exceso de 0,20 moles de OH^– en un volumen total de 900 ml.

             0,2 mol
[OH^–] = –––––– = 0,22 mol/l Þ pH = 14 + log 0,22 = 13,35
                0,9 L  

31.-    

a) [HNO₃]₁ = [H₃O⁺]₁ = 10^–2,4 = 3,98 · 10^–3 M

n(H₃O⁺) = V₁ · [HNO₃]₁ · 1 = 0,100 L · 3,98 · 10^–3 mol·L^–1 = 3,98 · 10^–4 mol

[HNO₃]₂ = [H₃O⁺]₂ = 10^–0,3 = 0,501 M

          n(H₃O⁺)       3,98 · 10^–4 mol
V₂ = ––––––––– = ––––––––––––  = 7,94 · 10^–4 L = 0,794 ml
        [HNO₃]₂ ·1       0,501 mol/L  

b) Se necesitan 3,98 · 10^–4 moles de OH^–, es decir  3,98 · 10^–4 moles de NaOH.

m = n · M = 3,98 · 10^–4 mol  · 40 g·mol^–1 = 0,0159 g = 15,9 mg

32.-    

a) n(HCl) = V · [HCl] = 0,200 L · 0,4 mol·L^–1 = 0,080 mol

m (HCl) = n · M = 0,080 mol · 36,5 g·mol^–1 = 2,92 g

           2,92 g
V = –––––––––––––– = 6,84 ml
       0,362 ·1,18  g·ml^-1

b)                     m(HCl)          %· m_dn              0,362
    [HCl]_com = ––––––––– = –––––––––– = ––––––––– ·1180  g·L^-1 = 11,7 M
                     M(HCl)·V_dn    M(HCl)· V_dn     36,5 g·mol^–1

c) n(H₃O⁺) = V_a · [HCl] · a = 0,005 L · 0,4 mol·L^–1 · 1 = 0,002 mol

n(OH^–) = V_b · [NaOH] · b = 0,015 L · 0,15 mol·L^–1 · 1 = 0,00225 mol

Se neutralizan 0,002 moles de H₃O⁺ con 0,002 moles de OH^– quedando un exceso de 2,5·10^–4 moles de OH^– en un volumen total de 20 ml.

              2,5·10^–4 mol
[OH^–] = –––––––––– = 0,0125 mol/l Þ pH = 14 + log 0,0125 = 12,1
                  0,02 L  

d) 5 ml · 0,4 M · 1 = V_b · 0,15 M · 1 Þ V_b = 13,33 ml

33.-    

n(H₃O⁺) = V · [H₂SO₄] · 2 = 0,040 L · 3 mol·L^–1 · 2 = 0,24 mol

que neutralizan 0,24 moles de OH^–, es decir, 0,24 moles de NaOH.

m (NaOH) = n · M = 0,24 mol · 40 g·mol^–1 = 9,6 g

               9,6 g
riqueza = ––––– · 100 = 38,4 %
                25 g

34.-    

n(OH^–) = V_b · [NaOH] · b = 0,080 L · 0,10 mol·L^–1 · 1 = 0,008 mol

n(H₃O⁺) = V_a · [HCl] · a = 0,020 L · 0,5 mol·L^–1 · 1 = 0,010 mol

Se neutralizan 0,008 moles de OH^– con 0,008 moles de H₃O⁺ quedando un exceso de 0,002 moles de H₃O⁺ en un volumen total de 100 ml.

               0,002 mol
[H₃O⁺] = ––––––––– = 0,02 mol/l Þ pH =  –log 0,02 = 1,7
                  0,10 L  

35.-    

El ácido (orto)fosfórico es H₃PO₄ y disocia, por tanto, 3 H⁺.

10 ml · 0,1 M · 3 = V_b · 0,21 M · 1 Þ V_b = 14,3 ml

36.-    

a) n(H₃O⁺) = V_a · [HCl] · a = 0,025 L · 0,3 mol·L^–1 · 1 = 0,0075 mol

n(OH^–) = V_b · [NaOH] · b = 0,035 L · 0,4 mol·L^–1 · 1 = 0,014 mol

Se neutralizan 0,0075 moles de H₃O⁺ con 0,0075 moles de OH^– quedando un exceso de 0,0065 moles de OH^– en un volumen total de 60 ml.

              6,5·10^–3 mol
[OH^–] = –––––––––– = 0,1083 mol/l Þ pH = 14 + log 0,1083 = 13,03
                  0,060 L  

b) Al ser tanto el ácido como la base electrolitos fuertes cuando se produzca la neutralización el pH de la mezcla será neutro.

V_a · 0,3 M · 1 = 35 ml · 0,4 M · 1 Þ V_a = 46,67 ml

37.-    

a) n(H₃O⁺) = V_a · [HCl] · a = 0,025 L · 0,1 mol·L^–1 · 1 = 0,0025 mol

n(OH^–) = V_b · [NaOH] · b = 0,005 L · 0,2 mol·L^–1 · 1 = 0,001 mol

Se neutralizan 0,001 moles de OH^– con 0,001 moles de H₃O⁺ quedando un exceso de 0,0015 moles de H₃O⁺ en un volumen total de 30 ml.

             0,0015 mol
[H₃O⁺] = ––––––––– = 0,05 mol/l Þ pH =  –log 0,05 = 1,30
                  0,03 L  

b) n(OH^–) = V_b · [NaOH] · b = 0,020 L · 0,2 mol·L^–1 · 1 = 0,004 mol

Se neutralizan 0,0025 moles de H₃O⁺ con 0,0025 moles de OH^– quedando un exceso de 0,0015 moles de OH^– en un volumen total de 45 ml.

              1,5·10^–3 mol
[OH^–] = –––––––––– = 0,033 mol/l Þ pH = 14 + log 0,033 = 12,52
                  0,045 L  

38.-    

a)                       6,8 g
  [NH₃]₀ = ––––––––––––– =  0,8 mol/L
                             17 g·mol^–1·0,5 L 

Equilibrio:  NH₃(ac) + H₂O (l)  Á  NH₄⁺ + OH^–;

c₀ (mol/l)        0,8                                  0          0

c_eq (mol/l)   0,8 – x                                x          x 

                   [NH₄⁺]·[OH^–]         x²
1,8 · 10^–5 = ––––––––––– = ––––––– Þ x = [OH^–] @ 3,8 ·10^–3 M
                          [NH₃]         0,08 – x

pOH = –log 3,8 ·10^–3 M = 2,42 Þ pH = 14 – 11, 58 = 11, 58

b) V_a · 0,1 M · 2 = 20 ml · 0,8 M · 1 Þ V_a = 5 ml

39.-    

m(HCl) = 0,12 ·1,06 g·ml^-1 ·25 ml = 3,18 g

n(H₃O⁺) = n(HCl) = m/M = 3,18 g/(36,45 g·mol^–1) = 0,087 mol

n(CH₃COO^–) = n(CH₃COONa) = V· Molaridad = 0,100 L · 0,25 mol·L^–1 = 0,025 mol

Se produce una neutralización:
              CH₃COO^– + H₃O⁺ ® CH₃COOH + H₂O
n₀(mol)       0,025     0,087              0
n_final(mol)        0        0,062          0,025     

Quedan pues 0,062 moles de H₃O⁺ en un total de 250 ml

               n(H₃O⁺)      0,062 mol                                                         
[H₃O⁺] = ––––––– = –––––––– = 0,25 M Þ pH = –log 0,25 = 0,60
                    V              0,25 L

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