por

CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA

1.- a) Calcule el pH de una disolucin de HClO4 003 M y de una disolucin 005 M de NaOH. b) Calcule el pH de la disolucin obtenida al mezclar 50 mL de cada una de las disoluciones anteriores. Suponga que los volmenes son aditivos. 2.- Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) En las disoluciones acuosas de las bases dbiles, stas se encuentran totalmente disociadas. b) Un cido dbil es aqul cuyas disoluciones son diluidas. 3.- Escriba las reacciones de hidrlisis de las siguientes sales e indique si el pH resultante ser cido, bsico o neutro: a) NaCN (HCN es un cido dbil). b) KCl. c) NH4Cl. 4.- Considere cuatro disoluciones A, B, C y D caracterizadas por: A: [OH] = 1013; B: pH = 3; C: pH = 10; D: [H3O+] = 107 a) Ordnelas de menor a mayor acidez. b) Indique, razonadamente, cules son cidas, bsicas o neutras. 5.- A temperatura ambiente, la densidad de una disolucin de cido sulfrico del 24% de riqueza en peso es 117 g/mL. Calcule: a) Su molaridad. b) El volumen de disolucin necesario para neutralizar 100 mL de disolucin 25 M de KOH. Masas atmicas: S = 32; O = 16; H = 1. 6.- Se disuelven 23 g de cido metanoico, HCOOH, en agua hasta obtener 10 L de disolucin. La concentracin de H3O+ es 0003 M. Calcule: a) El grado de disociacin del cido en disolucin. b) El valor de la constante Ka. Masas atmicas: C = 12; H = 1; O = 16. 7.- Complete los siguientes equilibrios e identifique los pares cido-base conjugados: a) 23 2CO H O ......... +...........

+ Rb) +4NH OH ......... .........

+ +Rc) CN ......... HCN +OH + R 8.- Una disolucin acuosa de cido cianhdrico (HCN) 001 M tiene un pH de 56. Calcule: a) La concentracin de todas las especies qumicas presentes. b) El grado de disociacin del HCN y el valor de su constante de acidez.

Fco. Gonzlez Funes

CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 9.- a) Justifique, mediante la reaccin correspondiente, el pH cido de una disolucin acuosa de NH4Cl. b) Indique cul es el cido conjugado de las siguientes especies cuando actan como base en medio acuoso: , H2O y CH3COO. 3HCO

10.- a) Calcule la masa de NaOH slido del 80% de riqueza en peso, necesaria para preparar 250 mL de disolucin 0025 M y determine su pH. b) Qu volumen de la disolucin anterior se necesita para neutralizar 20 mL de una disolucin de cido sulfrico 0005 M? Masas atmicas: Na = 23; O = 16; H = 1. 11.- a) Justifique, mediante la teora de Brnsted-Lowry, el carcter cido, bsico o neutro que presentarn las disoluciones acuosas de las siguientes especies: NH3, 23CO

y HNO2. b) Describa el procedimiento y el material necesario para llevar a cabo la valoracin de una disolucin acuosa de HCl con otra de NaOH.

Fco. Gonzlez Funes

CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 1.- a) Tanto el cido perclrico como el hidrxido sdico son cido y base fuertes que en disolucin acuosa se encuentran totalmente disociados segn los siguientes procesos

HClO4 + H2O 4ClO + H3O+

NaOH Na+ + OH

En ambos casos, las concentraciones de H3O+ y OH son iguales a las concentraciones iniciales de cido y de base. Calculamos el pH de la disolucin cida

3log log 0,03 1,5pH H O+ = = =

Calculamos el pH de la disolucin bsica

log log 0,05 1,3 14 12,7pOH OH pH pOH = = = = = b) Calculamos los moles de cido y de base de ambas disoluciones

4 4 4

1 30,03 0,05 1,5 10HClO HClO HClOn M V mol L L m = = = ol

ol

mol

1 30,05 0,05 2,5 10NaOH NaOH NaOHn M V mol L L m = = =

La neutralizacin se lleva a cabo mol a mol segn el proceso

HClO4 + NaOH NaClO4 + H2O Al finalizar esta, sobrar hidrxido sdico (hay ms cantidad de este). Calculamos los moles de sosa en exceso

4

3 3 3( ) 2,5 10 1,5 10 10NaOH exceso NaoH HClOn n n

= = = El volumen de la disolucin final es 100 mL (0,1 L). Calculamos el pH de esta disolucin

3log log10 3 14 11pOH OH pH pOH = = = = = 2.- a) Es falso, son las disoluciones acuosas diluidas de las bases fuertes las que se encuentran totalmente disociadas. b) Es falso, un cido dbil es aquel que en disoluciones acuosas diluidas est poco disociado.

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CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 3.- a) El cianuro sdico es una sal que proviene de cido dbil (HCN) y base fuerte (NaOH) que al ser un electrolito fuerte se disocia completamente cuando se disuelve en agua

NaCN CN + Na+ El anin cianuro hidroliza a la molcula de agua ya que es una base fuerte

CN + H2O HCN + OH se produce un pH bsico. b) El cloruro de potasio es una sal que proviene de cido fuerte (HCl) y base fuerte (KOH) que al ser un electrolito fuerte se disocia completamente cuando se disuelve en agua, pero ninguno de sus iones hidrolizan a la molcula de agua ya que ambos son muy dbiles como cido y base. El pH es neutro. c) El cloruro de amonio es una sal que proviene de cido fuerte (HCl) y base dbil (NH3) que al ser un electrolito fuerte se disocia completamente cuando se disuelve en agua

NH4Cl Cl + +4NH El catin amonio hidroliza a la molcula de agua ya que es un cido fuerte

+4NH + H2O NH3 + H3O

+ se produce un pH cido. 4.- Calculamos el pH de todas las disoluciones: Disolucin A:

13log log10 13 14 1pOH OH pH pOH = = = = = Disolucin B: pH = 3 Disolucin C: pH = 10 Disolucin D:

73log log10 7pH H O

+ = = = a) Cuanto mayor sea el pH, menor ser la acidez. El orden pedido es: C, D, B, A b) Para valores de pH entre 0 y 7 las disoluciones son cidas, para pH = 7 neutras y entre 7 y 14 bsicas, por lo tanto son cidas la A y la B, neutra la D y bsica la C.

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CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 5.-a) Tomamos como base de clculo 1 L de disolucin (1000 mL). Calculamos la masa de disolucin

11,17 1000 1170m d V g mL mL g= = = Para calcular la masa de soluto le aplicamos el tanto por ciento

2 4

241170 280,8100H SO

m g= = g Calculamos los moles de soluto

2 4

2 4

2 4

1

280,8 2,8698

H SOH SO

H SO

m gn mMm g mol

= = = ol Calculamos la molaridad (V = 1 L)

12,86 2,861

n molM mol LV L

= = = b) Calculamos los moles de hidrxido sdico

12,5 0,1 0, 25KOH KOH KOHn M V mol L L m= = = ol

El proceso de neutralizacin es

H2SO4 + 2 KOH K2SO4 + 2 H2O Como vemos, un mol de sulfrico neutraliza a dos moles de potasa. Establecemos la proporcin

2 42 4

1 0,1252 0,25mol H SO x x mol H SOmol KOH mol KOH

= = Calculamos el volumen de disolucin de cido sulfrico que contenga esos moles

( )10,125 0,0437 43,72,86n molV LM mol L

= = = mL 6.- a) Calculamos el nmero de moles iniciales de metanoico

0 1

23 0,546

m gn mMm g mol

= = = ol

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CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 6.- a) (continuacin) El cido metanoico es monoprtico, lo que significa que el nmero de moles del in H3O+ coincide con los moles de cido que se han disociado. Calculamos los moles de metanoico disociado

10,003 10 0,03n M V mol L L mol= = = El grado de disociacin es la fraccin de mol que se disocia

( )0

0,03 0,06 6%0,5

n moln mol

= = = b) Calculamos la concentracin inicial de cido

10,5 0,0510

n molM mol LV L

= = = Planteamos el equilibrio con las concentraciones de equilibrio

HCOOH + H2O HCOO +H3O+ C (eq) (1c ) c c La expresin de la constante del acido

[ ]2 2

3 40,05 0,06 1,8 101 1 0,06a

HCOO H O cKHCOOH

+ = = = =

+

7.- a)

23 2 3 3CO H O HCO H O + +R

El in acta como base y su cido conjugado es 23CO

3HCO .

b)

+4 3NH OH NH H O

+ +R 2 el in amonio acta como cido y su base conjugada es el amoniaco NH3. +4NH c)

2CN H O HCN + OH + R

El in cianuro CN acta como base y su cido conjugado es el cianhdrico HCN.

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CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 8.- a) Por medio del pH calculamos la concentracin del in H3O+

35,6 log H O+= despejamos ( ) 6 13 log 5,6 2,5 10H O ant mol L+ = =

Establecemos el equilibrio

HCN + H2O CN + H3O+ C (eq) (1c ) c c como el cido cianhdrico es monoprtico, las concentraciones de los iones CN y H3O+ son iguales

6 1

3 2,5 10CN H O mol L + = =

para calcular la concentracin de la especie no disociada, calculamos el grado de disociacin

63 4

32,5 10 2,5 10

0,01H O

H O cc

+

+ = = = =

[ ] ( ) 3 11 9,99 10HCN c mol L = = b) El grado de disociacin lo hemos calculado en el apartado anterior. Planteamos la expresin de Ka

[ ]3 106, 25 10a

CN H OK

HCN

+ = =

9.- a) El cloruro amnico es una sal que proviene de cido fuerte (HCl) y base dbil (NH3) que al ser un electrolito fuerte se disocia completamente cuando se disuelve en agua

NH4Cl Cl + +4NH El in amonio hidroliza a la molcula de agua ya que es un cido fuerte

+ H2O NH3 + H3O+ +4NH se produce un pH cido. b) Planteamos las reacciones de las tres especies cuando actan como bases frente al agua

3HCO + H2O H2CO3 + OH

Fco. Gonzlez Funes

CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 9.- b) (continuacin)

H2O + H2O H3O+ + OH

CH3COO + H2O CH3COOH + OH los cidos conjugados de las tres especies son respectivamente H2CO3, H3O+ y CH3COOH. 10.- a) Calculamos el nmero de moles de NaOH que debe contener la disolucin que queremos preparar

1 30,25 0,025 6,25 10n M V L mol L mol = = = calculamos la masa de hidrxido sdico (Mm NaOH = 40 g/mol)

3 16,25 10 40 0,25m n Mm mol g mol g = = = Para calcular el pH hemos de tener en cuenta que la sosa es una base fuerte que est totalmente disociada en disoluciones acuosas, por lo tanto la concentracin de es igual a la concentracin inicial de la base

OH

log log 0,025 1,6 14 12,4pOH OH pH pOH = = = = = b) Calculamos los moles de cido sulfrico H2SO4

2 4 2 4 2 4

1 40,005 0,02 10H SO H SO H SOn M V mol L L m = = = ol

El proceso de neutralizacin es

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O Como vemos, un mol de sulfrico neutraliza a dos moles de sosa. Establecemos la proporcin

442 4 2 41 10 2 10

2mol H SO mol H SO x mol NaOHmol NaOH x

= =

Calculamos el volumen de disolucin de hidrxido sdico que contenga esos moles

( )4 12 10 0,008 80,025NaOHNaOH NaOHn molV LM mol L

= = = mL

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CIDO BASE QCA 07 ANDALUCA 11.- a) El amoniaco capta un protn frente al agua segn la reaccin

NH3 + H2O + OH+4NH

es, en consecuencia una base. El in carbonato capta un protn frente al agua segn la reaccin

23CO + H2O 3HCO

+ OH es una base. El cido nitroso cede un protn al agua segn la reaccin

HNO2 + H2O 2NO + H3O+

es un cido. b) Colocamos la disolucin de HCl en un matraz erlenmeyer y le aadimos unas gotas de un indicador apto para una neutralizacin cido fuerte base fuerte como es el rojo de metilo. En la bureta ponemos la disolucin de NaOH y la vamos aadiendo lentamente sobre el matraz sin dejar de agitar, hasta que se produce el cambio de color en el indicador

Fco. Gonzlez Funes