CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA

1.- El pH de 1 L de disolucin acuosa de hidrxido de litio es 13. Calcule: a) Los gramos de hidrxido que se han utilizado para prepararla. b) El volumen de agua que hay que aadir a 1 L de la disolucin anterior para que su pH sea 12. Suponga que los volmenes son aditivos. Masas atmicas: O = 16; H = 1; Li = 7. 2.- Para las especies CN , HF y 23CO , en disolucin acuosa: a) Escriba, segn corresponda, la frmula del cido o de la base conjugados. b) Justifique, mediante la reaccin correspondiente, el carcter cido o bsico que es de esperar de cada una de las disoluciones. 3.- En el laboratorio se tienen dos recipientes: uno contiene 15 mL de una disolucin acuosa de HCl de concentracin 0,05 M y otro 15 mL de una disolucin acuosa 0,05 M de CH3COOH. Calcule: a) El pH de cada una de las disoluciones. b) La cantidad de agua que se deber aadir a la disolucin ms cida para que el pH de ambas sea el mismo. Suponga que los volmenes son aditivos. Dato: Ka (CH3COOH) = 1,810-5. 4.- En medio acuoso, segn la teora de Brnsted-Lowry: a) Justifique el carcter bsico del amoniaco. b) Explique si el CH3COONa genera pH bsico. c) Razone si la especie HNO2 puede dar lugar a una disolucin de pH > 7 5.- Para las siguiente sales: NaCl, NH4NO3 y K2CO3 a) Escriba las ecuaciones qumicas correspondientes a su disolucin en agua. b) Clasifique las disoluciones en cidas, bsicas o neutras. 6.- La codena es un compuesto monobsico de carcter dbil cuya constante Kb es 910-7. Calcule: a) El pH de una disolucin acuosa 0,02 M de codena. b) El valor de la constante de acidez del cido conjugado de la codena. 7.- En 500 mL de agua se disuelven 3 g de CH3COOH. Calcule: a) El pH de la disolucin. b) El tanto por ciento de cido ionizado. Datos: Ka (CH3COOH) = 1,810-5. Masas atmicas: C = 12; H = 1; O = 16. 8.- Se dispone de un recipiente que contiene una disolucin acuosa de HCl 0,1 M: a) Cul es el volumen de esa disolucin necesario para neutralizar 20 mL de una disolucin 0,02 M de hidrxido de potasio? b) Describa el procedimiento e indique el material necesario para llevar a cabo la valoracin anterior.

Fco Gonzlez Funes

CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 9.- Complete los siguientes equilibrios cido-base e identifique los pares conjugados, segn la teora de Brnsted-Lowry: a) ____ + H2O + H3O+ R 24HPO b) HCN + OH R H2O + ____ c) ____ + H2O + H3O+ R 4HSO 10.- En una disolucin acuosa 0,03 M de amoniaco, este se encuentra disociado en un 2,4 %. Calcule: a) El valor de la constante de disociacin de la base. b) Qu cantidad de agua habr que aadir a 100 mL de dicha disolucin para que el pH de la disolucin resultante sea 10,5? Suponga que los volmenes son aditivos. 11.- Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Un cido puede tener carcter dbil y estar concentrado en disolucin. b) Un in negativo puede ser un cido. c) Existen sustancias que pueden actuar como base y como cido.

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CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 1.- a) Calculamos el pOH

14 1pOH pH= = calculamos la concentracin de iones OH

1 1log 1 10 0,1OH OH mol L = = = como el hidrxido de litio es Li(OH) y es un electrolito fuerte, su concentracin molar ser igual a la de OH y como se trata de 1 L de disolucin, calculamos el nmero de moles de Li(OH)

10,1 1 0,1n M V mol L L mol= = = calculamos los gramos de Li(OH), Mm = 24 g/mol

10,1 24 2,4m n Mm mol g mol g= = = b) Calculamos el pOH

14 2pOH pH= = calculamos la concentracin de iones OH

2 1log 2 10 0,01OH OH mol L = = = El nmero de moles de soluto sigue siendo el mismo porque slo aadimos agua. Calculamos el volumen de la nueva disolucin

1

0,1 100,01

soln molV LM mol L

= = = en consecuencia, habr que aadir 9 L de agua. 2.- a) CN + H2O CNH + OH cido conjugado: CNH

FH + H2O F + H3O+ Base conjugada: F

23CO

+ H2O 3HCO + OH cido conjugado: 3HCO

b) Como vemos en las reacciones anteriores, la hidrlisis del ion cianuro libera iones OH , por lo tanto tendr carcter bsico. La disolucin acuosa del fluoruro de hidrgeno libera iones H3O+, tendr carcter cido. La hidrlisis del ion carbonato libera iones OH , tendr carcter bsico.

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CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 3.- a) El cido clorhdrico es un cido fuerte y monoprtico, por lo tanto,

. Calculamos el pH +3H O 0,05mol L = 1

pH = log +3H O = log (0,05) = 1,3

El cido actico es un cido dbil, formulamos el equilibrio de disociacin en el agua y establecemos las concentraciones de cada especie en el equilibrio en funcin de la concentracin inicial c0 y del grado de disociacin , teniendo en cuenta que el cido actico es monoprtico CH3COOH + H2O CH3COOR + H3O+ ceq c0(1 ) c0 c0 partiendo de la expresin de la constante de equilibrio para el cido actico y sustituyendo los valores de las concentraciones

[ ]2

3 3 0

3 1c

CH COO H O cKCH COOH

+ = = como el valor de Kc es muy pequeo podemos despreciar en el denominador

20cK c =

5

0

1,8 10 0,019 (1,9%)0,05

cKc

= = =

Calculamos el pH

4 13 0 0,05 0,019 9,5 10H O c mol L+ = = =

4log (9,5 10 ) 3pH = =

'

b) Hay que calcular la cantidad de agua que hay que aadir a la disolucin de HCl para que su pH sea igual a 3, es decir, para que su nueva molaridad sea 0,001 mol L-1

'M V M V = 1

1

0,05 0,015' 0' 0,001

M V mol L LV LM mol L

= = = ,75 (750 )mL Habr que aadir 750 mL 15 mL = 735 mL 4.- a) Formulamos el equilibrio de disociacin del amoniaco en el agua

NH3 + H2O R NH4+ + OH Como vemos el amoniaco capta un protn del agua, es por tanto una base.

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CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 4.- b) El acetato sdico es un electrolito que cuando se disuelve en agua se disocia segn el proceso

CH3COONa CH3COO + Na+

el ion Na+ no rompe la molcula de agua porque proviene de una base fuerte, el ion acetato proviene de un cido dbil (actico), por lo tanto se trata de una base fuerte que hidroliza la molcula de agua desprendiendo iones OH

CH3COO + H2O R CH3COOH + OH el pH de la disolucin ser bsico. c) El HNO2 es un cido, como vemos en el equilibrio que produce con el agua

HNO2 + H2O R 2NO + H3O+ Por lo tanto, nunca podr producir un pH mayor de 7, sino al contrario, menor de 7 5.- a) Las sales son electrolitos fuertes que al disolverlas en agua se ionizan totalmente segn las siguientes reacciones

NaCl Na+ + Cl

NH4NO3 + +4NH 3NO

K2CO3 2K+ + 23CO

b) El in Na+ proviene de una base fuerte (NaOH) es por lo tanto un cido dbil que no hidroliza el agua. El in Cl proviene de un cido fuerte (HCl), es por lo tanto una base dbil que tampoco produce hidrlisis. La disolucin de NaCl tendr un pH neutro.

El in es un cido fuerte ya que proviene de una base dbil (NH3) y se hidroliza segn la siguiente reaccin

+4NH

+4NH + H2O NH3 + H3O

+ El in proviene de un cido fuerte (HNO3), es por lo tanto una base dbil que no produce hidrlisis. La disolucin de NH4NO3 tendr carcter cido.

3NO

El in K+ proviene de una base fuerte (KOH) es por lo tanto un cido dbil que no hidroliza el agua. El in proviene de un cido dbil (H2CO3) y se hidroliza segn la siguiente reaccin

23CO

23CO

+ 2 H2O H2CO3 + 2 OH La disolucin de K2CO3 tendr carcter bsico.

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CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 6.- a) Kb = 9 10-7 c0 = 0,02 M Planteamos la reaccin

Cod + H2O CodH+ + R OH c0(1 ) c0 c0

[ ]2

0

1bCodH OH cK

Cod

+ = = como Kb < 10-3 desprecio frente al 1 en el denominador

2 80

0

6,710bbKK cc

= = =

40 1,3410 log 3,87OH c pOH OH = = = =

14 10,13pH pOH= =

b) Las constantes de acidez y basicidad de un par cido base conjugados, se relacionan con el producto inico del agua segn la expresin

148

7

10 1910

ww a b a

b

KK K K KK

,110= = = =

7.- a) Calculamos la concentracin inicial c0 de cido CH3COOH (Mm = 60 g mol-1)

1

3 0,0560

m gn molMm g mol

= = = 10 0,05 0,10,5n mol mol LV L

= = =c El cido actico es un cido dbil, formulamos el equilibrio de disociacin en el agua y establecemos las concentraciones de cada especie en el equilibrio en funcin de la concentracin inicial c0 y del grado de disociacin , teniendo en cuenta que el cido actico es monoprtico CH3COOH + H2O CH3COOR + H3O+ ceq c0(1 ) c0 c0 partiendo de la expresin de la constante de equilibrio para el cido actico y sustituyendo los valores de las concentraciones

[ ]2

3 3 0

3 1c

CH COO H O cKCH COOH

+ = =

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CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 7.- a) (continuacin) como el valor de Kc es muy pequeo podemos despreciar en el denominador

20cK c =

5

0

1,8 10 0,01340,1

cKc

= = =

Calculamos el pH

3 13 0 0,1 0,0134 1,34 10H O c mol L+ = = =

'

3log (1,34 10 ) 2,87pH = = b) El grado de disociacin, , se define como la fraccin de mol de cido ionizado, en consecuencia el tanto por ciento es el grado de disociacin multiplicado por cien, es decir, el 1,34 %. 8.- a) La reaccin de neutralizacin es

HCl + KOH KCl + H2O como el cido clorhdrico y el hidrxido de potasio se neutralizan mol a mol, el nmero de moles en ambas disoluciones ha de ser igual

'M V M V = 1

1

0,02 0,02' 0,004 (4 )' 0,1

M V mol L LV LM mol L

= = = mL 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 KOH y la vamos aadiendo lentamente sobre el matraz sin dejar de agitar, hasta que se produce el cambio de color en el indicador

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CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 9.- a) + H2O 2H PO

4 R 24HPO + H3O+

cido 1 base 2 base 1 cido 2 b) HCN + OH R H2O + CN cido 1 base 2 cido 2 base 1 c) H2SO4 + H2 O R 4HSO + H3O+ cido 1 base 2 base 1 cido 2 10.- a) c0 = 0,03 M = 0,024 Establecemos el equilibrio del amoniaco frente al agua

NH3 + H2O R + OH+4NH ceq c0(1 ) c0 c0 formulamos la constante de equilibrio en funcin de las concentraciones

[ ]+ 24 50

3

NH OH1,77 10

NH 1bcK

= = =

b) Calculamos la concentracin de iones OH en el equilibrio de la nueva disolucin (pH = 10,5)

pOH 14 10,5 3,5= = 3,5 4 1eq

OH 10 3,16 10 mol L = = Al aadir agua, no solo cambia la concentracin inicial c0, tambin lo hace el grado de disociacin , lo nico que permanece constante es Kb, por lo tanto hemos de plantear un sistema de ecuaciones con las dos incgnitas, pero por abreviar, en la ecuacin de Kb despreciamos frente al uno, sin cometer un error apreciable ya que Kb tiene un valor muy pequeo

20bK c = 5 201,77 10 c =

0eqOH c = 4 03,16 10 c =

Dividiendo ambas ecuaciones obtenemos el valor de 5

4

1,77 10 0,0563,16 10

= =

Calculamos el valor de c0 4

3 10

3,16 10 5,64 100,056

eqOH

c m

ol L = = =

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CIDO BASE QCA 09 ANDALUCA 10.- b) (continuacin) Al aadir agua, no cambian los moles de soluto que podemos calcular con los datos de la disolucin inicial

10 0,03 0,1 0,003n c V mol L L mol

= = = Ahora calculamos el volumen de la disolucin final

3 10

0,003 0,5325,64 10

n molV Lc mol L

= = = Calculamos el volumen de agua que hemos de aadir a los 100 mL iniciales

532 100 432V mL mL= = mL 11.- a) Esta afirmacin es verdadera, no hay ninguna relacin entre el carcter dbil de un cido y la concentracin de sus disoluciones. b) Tambin es verdadera, el ion 4HSO

por ejemplo, acta como cido frente al agua segn la reaccin

4HSO + H2O R 24SO + H3O+

c) Es verdadera, a estas sustancias se le denomina anfteras y el ejemplo ms claro es el agua que acta como cido frente a las bases y como base frente a los cidos.

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