Ejercicios ácido base selectividad




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EJERCICIOS ÁCIDO – BASE SELECTIVIDAD

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCIÓN 1 (SEPTIEMBRE 2000 LOGSE)

4) Se toman 20 ml de una disolución 4,0 M de Ca(OH)2 y se les añade H2O hasta tener 100 ml de disolución. Calcule los ml de ácido clorhídrico del 25% en peso y de 1,12 g/ml de densidad que se necesitan para neutralizar 25 ml de la disolución preparada de hidróxido de calcio.
Masas atómicas: cloro = 35; hidrógeno = 1

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

Moles de hidróxido de calcio en los 20 ml iniciales = 0,020x4 = 0,08 moles

Moles de hidróxido de calcio después de diluir y tomar 25 ml = 0,08x25/100 = 0,02 moles

Moles de HCl necesarios para neutralizar los 0,02 moles de Ca(OH)2 = 0,02x2 = 0,04 moles

Masa molecular del HCl = 35,5 + 1 = 36,5
Masa de los 0,04 moles de HCl = 0,04x36,5 =1,46 gramos de HCl puro

Masa de disolución del 25% en HCl = 1,46x100/25 =5,84 gramos

Volumen de disolución que contiene esos 5,84 gramos = 5,84/1,12 = 5,2143 ml

RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCIÓN 2 (SEPTIEMBRE 2000 LOGSE)

2) Se preparan disoluciones acusas de las siguientes sustancias: amoniaco, nitrato de sodio, cloruro de amonio y cianuro de sodio. Escriba en cada caso las ecuaciones ácido-base correspondientes y, basándose en ellas, indique si el pH será ácido, básico o neutro.
Kb(amoniaco) = 1,8x10-5; Ka(ácido cianhídrico) = 4x10-10

El amoniaco es una base débil que se disocia según:
NH3 + H2O   NH4+ + OH-
Por lo que la disolución resultará básica (por los OH-)

El nitrato sodio es una sal que se disocia según:
NaNO3   Na+ + NO3-
Como procede de ácido fuerte y base fuerte no existe hidrólisis
Por tanto, el pH será neutro

El cloruro de amonio es una sal procedente de ácido fuerte y base débil que se disocia según:
NH4Cl   NH4+ + Cl-
Hidrolizándose el NH4+ según:
NH4+ + H2O   NH4OH + H+
Por lo que el pH será ácido (por los H+)

El cianuro de sodio es una sal procedente de ácido débil y base fuerte que se disocia según:
NaCN   Na+ + CN-
Hidrolizándose el CN- según:
CN- + H2O   HCN + OH-
Por lo que el pH será básico (por los OH-)

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCIÓN 2 (SEPTIEMBRE 2000 LOGSE)

5) a)Calcule la constante de disociación de una base débil, BOH, sabiendo que una disolución acuosa que contiene 0,10 moles de esta base en 100 ml de disolución, se ioniza en un 1,5%.
b) Calcule el pH de la disolución

a) Concentración inicial de la base BOH: 0,10/0,10 = 1 M

La base se disocia según el equilibrio cuyas concentraciones son:

BOH



B+

+

OH-

1- 0,015x1 = 0,985




0,015x1=0,015




0,015x1=0,015

La constante de la base: Kb = [B+][OH-]/[BOH] = 0,0152/0,985 = 0,0002284

b) pOH = - log[OH-] = - log 0,015 = 1,8239

pH = 14 - 1,8239 = 12,1761

RESPUESTA A LA PREGUNTA 4 OPCION 1 (JUNIO 2001 LOGSE)

4) Se preparan 100 ml de una disolución de amoniaco diluyendo con agua 2 ml de amoniaco del 30,0 % en peso y de densidad 0,894 g/ml. Calcular: a) la concentración de la disolución diluida y b) el pH de esta disolución.
Datos: Masas atómicas: Nitrógeno = 14; Hidrógeno = 1.
Kb(amoniaco) = 1,8x10-5

Masa molecular del NH3 = 14 + 3 = 17
2 ml · 0,894 g/ml = 1,788 g disolución
1,788 · 30% = 0,5364 g NH3
0,5364 g NH3/17 g cada mol = 0,03155 moles en 100 ml
a)

b) El amoniaco en disolución presenta el siguiente equilibrio:

  NH3 + H2O   NH4+ + OH-
0,3155-x                       x             x


    (si despreciamos x frente a 0,3155)



pOH = - log [OH-] = -log 2,383 · 10-3 = 2,623
pH = 14 - pOH = 11,377

RESPUESTA A LA PREGUNTA 5 OPCION 1 (JUNIO 2001 LOGSE)

1) Disponemos de dos disoluciones de la misma concentración. Una contiene hidróxido de sodio y la otra amoniaco. Indicar razonando la respuesta cuál de las dos tendrá un pH más alto.

Tanto el hidróxido de sodio como el amoniaco son bases que en disolución se disocian, respectivamente, según los equilibrios:

NaOH   Na+ + OH-

NH3 + H2O   NH4+ + OH-

Pero el NaOH es una base fuerte (es decir, que se puede considerar que el equilibrio esta desplazado completamente a la derecha) y el NH3 es una base débil (es decir, que el equilibrio está poco desplazado a la derecha), por tanto en la disolución de hidróxido de sodio habrá más concentración de OH- y, consecuentemente, un pH mayor.

Recordar que pH = -log[H+] y que, por tanto, a menor concentración de H+ (o mayor de OH-) mayor valor tandrá el pH, y viceversa.

RESPUESTA A LA PREGUNTA 4 OPCION 2 (JUNIO 2001 LOGSE)

4) El ácido fórmico (ácido metanóico) está ionizado en un 3,2 % en una disolución 0,20 M.
Calcule: a) La constante de disociación de dicho ácido a la temperatura a la que se refieren los datos anteriores,
b) El porcentaje de ionización de una disolución 0,10 M de ácido fórmico, a la misma temperatura.

a) El ácido fórmico es un ácido orgánico débil que se disocia según el equilibrio:

  H-COOH   +   H2O   H-COO-    +    H3O+
0,2 - (3,2% · 0,2)                   3,2% · 0,2     3,2% · 0,2



b)

H-COOH + H2O   H-COO- + H3O+
0,1-x                                 x                x

2,1157 · 10-4 = x2/(0,1-x)
(si despreciamos x frente a 0,1)



Tanto por uno disociado= 0,004597/0,1 =0,04597 ; es decir, 4,597 % disociado

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCIÓN 1 (SEPTIEMBRE 2001 LOGSE)

4) Cuando a 50 ml de una disolución 0,10 M de un ácido monoprótico débil, cuya constante de disociación vale 3,5xl0-8, se le añaden 450 mi de agua, calcule a) la variación del grado de disociación del ácido y b) la variación del pH de la disolución.

Para el ácido 0,1 M:

     HA  H+   +   A-

De donde:
grado de disociación = 5,92·10-4  y
pH = -log[H+] = -log(0,1·5,92·10-4) = 4,23

Para el ácido al que se le añaden 450 ml:

Número de moles de ácido = 0,1·0,05 = 0,005 moles
Volumen total = 0,05 + 0,45 = 0,5 litros
Concentración molar M = 0,005/0,5 = 0,01 M

       HA     H+   +      A-

De donde:
Grado de disociación = 1,87·10-3  y
pH = -log(0,01·1,87·10-3 = 4,73

Como puede apreciarse hay un aumento del grado de disociación al disminuir la concentración, aunque la acidez es algo menor (mayor pH)

RESPUESTA A LA PREGUNTA 2 OPCION 2 (SEPTIEMBRE 2001 LOGSE)

2) Se dispone de tres disoluciones acuosas: una de ellas contiene cloruro de amonio, otra nitrato de potasio y la tercera nitrito de sodio. Si los recipientes que las contienen están sin etiquetar, indique razonadamente cómo podría distinguirlas con ayuda de un indicador ácido-base. Escriba las ecuaciones iónicas necesarias para su razonamiento.
Ka (HN02) = 7,lxl0-4 Kb (amoniaco) = 1,8x10-5.

El cloruro de amonio al disolverse, se disocia: 
NH4Cl  NH4+ + Cl-
Y el ion amonio, por proceder de base débil, se hidroliza según el equilibrio:
NH4+ + H2O   NH4OH + H+
Resultando una disolución ácida

El nitrato de potasio al disolverse se disocia:
KNO3  K+ + NO3-
Como ninguno de los iones procede de ácido o base débil, no se hidrolizan, resultando una disolución neutra

El nitrito de sodio al disolverse, se disocia:
NaNO2  Na+ + NO2-
Y el ión nitrito por proceder de ácido débil se hidrolizará según el equilibrio:
NO2- + H2O   HNO2 + OH-
Resultando una disolución básica

Al tener las 3 disoluciones distintas características de acidez, se podrán distinguir fácilmente por el distinto color del indicador al ponerse en contacto con las disoluciónes.

RESPUESTA A LA PREGUNTA 2 OPCIÓN 1 JUNIO 2002

2) Si queremos impedir la hidrólisis que sufre el acetato de sodio en disolución acuosa. ¿Cuál de los siguientes métodos será más eficaz?
a) Añadir ácido acético a la disolución, b) Añadir NaCl a la disolución.
c) Añadir HCl a la disolución, d) Ninguno, no es posible impedirla.
Razone todas las respuestas.

Como el acetato de sodio tras su disolución:



sufre la hidrólisis del ion acetato, según el siguiente equilibrio:



a) Al añadir ácido acético (que es un ácido débil, es decir, muy poco disociado), el equilibrio se desplazará hacia la izquierda impidiendo la hidrólisis (este es el único método, de los propuestos,que impide la hidrólisis)

b) Al añadir ácido clorhídrico (que es un ácido fuerte, es decir, prácticamente totalmente disociado), se producirá la neutralización con los iones hidroxilo, desplazando el equilibrio hacia la derecha. (no sólo no impide la hidrólisis, sino que la facilita)

c) Al añadir cloruro de sodio, ni los iones sodio ni los iones cloruro afectarán a la hidrólisis.

d) Además de añadiendo ácido acético, se puede impedir la hidrólisi añadiendo una base que proporciones iones OH-

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCIÓN 1 (SEPTIEMBRE 2002 LOGSE)

4) Se desean preparar 500 mi de una disolución de amoniaco 1,20 M a partir de una disolución de amoniaco del 27,3 % en peso y de 0,900 g/ml de densidad. Calcule: a) El volumen que hay que tomar de la disolución del 27,3 %. b) El pH de la disolución preparada de amoniaco.
Kb (amoniaco) = 1,8x10-5.    Masas atómicas: nitrógeno = 14; hidrógeno = 1.

a) Masa molecular NH3 = 14 + 3·1 = 17
    Moles NH3 necesarios = 0,5· 1,2 = 0,6 moles
    Gramos necesarios NH3 = 0,6·17 = 10,2 gramos
    Gramos de disolución del 27,3% = 10,2· 100/27,3 = 37,3626 gramos
    Volumen en ml de disolución del 27,3% = 37,3626/0,9 = 41,5144 ml

b) El amoniaco es una base débil que se disocia según:

   NH3 + H2O   NH4+ + OH-
   1,2-x                          x              x

  
  de donde
  x = [OH-] = 4,65 · 10-3
  pOH = - log(4,65 · 10-3) = 2,33
  pH = 14 - 2,33 = 11,67

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCIÓN 2 (SEPTIEMBRE 2002 LOGSE)

1) Explique por qué al mezclar 10 mi de ácido acético 0,20 M con 20 ml de hidróxido de sodio O,10 M la disolución resultante no es neutra. Indique si su pH será mayor o menor de 7

Moles de ácido = 0,01·0,2 = 0,002 moles
Moles de base = 0,02· 0,1 = 0,002 moles

La reacción de neutralización: CH3-COOH + NaOH  CH3-COONa + H2O

Los moles de ácido y base son los mismos, pero la sal formada procede de un ácido débil y base fuerte, por lo que se producirá hidrólisis del anión acetato (resultante de la disociación de la sal):
CH3-COO- + H2O  CH3-COOH + OH-

Consecuentemente la disolución resultará básica, es decir, mayor que 7

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 1 JUNIO 2003

1) En dos vasos, A y B, se tienen dos disoluciones de la misma concentración. El vaso A contiene 25 ml de una disolución de Na OH y el vaso B 25 ml de una disolución de amoniaco. Las dos disoluciones se van a valorar con una disolución de HCl. Indique razonadamente si son verdaderas o falsas las siguientes cuestiones
a) Las dos disoluciones básicas tienen el mismo pH inicial
b) Las dos disoluciones necesitan el mismo volumen de HCl para su valoración
c) En el punto de equivalencia el pH de B es 7
d) En las dos disoluciones se cumple que en el punto de equivalencia [H+] = [OH-]
Kb(amoniaco) = 1,8x10-5

  1. Falso.
    El Na OH es una base fuerte que se encuentra disociada prácticamente en su totalidad según
    NaOH  Na+ + OH-
    Y el amoniaco es una base débil que se encuentra poco disociada según el equilibrio:
    NH3 + H2O   NH4+ + OH-
    Por tanto, para la misma concentración de la base la [OH-] en la primera disolución (disolución del vaso A) será mayor y consecuentemente el pH también será mayor (por menor [H+] )

  2. Verdadero
    Las reacciones de neutralización son:
    NaOH + HCl  NaCl + H2O
    NH3 + HCl  NH4Cl
    en ambas se produce la neutralización en una relación de 1 mol de base con 1 mol de ácido. Por tanto, para el mismo volumen y la misma concentración (es decir, para el mismo número de moles de base), se necesitará el mismo volumen de HCl de la misma concentración

  3. Falso
    En la reacción de neutralización de B se produce NH4Cl, que es una sal procedente de ácido fuerte y base débil, que dará lugar a hidrólisis según
    NH4+ + H2ONH4OH + H+
    Por tanto, la disolución B resultará ácida, es decir, con pH menor que 7

  4. Falso
    Es cierto que se cumple que [H+] = [OH-] en la neutralización de la disolución A, ya que da lugar a una sal (NaCl) que es neutra (no da lugar a hidrólisis por ser de ácido y base fuertes), pero no se cumple en la neutralización de la disolución B ya que, como se explica en el anterior apartado, da lugar a una sal que se hidroliza, resultando una disolución ácida, es decir, [H+] > [OH-]



  1. RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 2 JUNIO 2003

    Calcule los gramos de ácido acético que se deben disolver en agua para obtener 500 ml de una disolución que tenga pH = 2,72
    Ka (ácido acético) = 1,8x10-5
    Masas atómicas: hidrógeno = 1; oxígeno = 16; carbono = 12

  2. El ácido acético es un ácido débil que se disocia según el equilibrio:
        CH3-COOH   CH3-COO- + H+

  3. Como el pH = - log[H+] = 2,72, se deduce que [H+] = 1,905 ·10-3 = [CH3-COO-]

  4. Llamando c a la concentración del ácido sin disociar que tenemos que calcular, se cumplirá que
    [CH3-COOH] = c - 1,905 ·10-3

  5. Ka = [CH3-COO-][H+]/[CH3-COOH]; es decir, 1,8 · 10-5 = (1,905·10-3)2/(c - 1,905·10-3)

  6. Despreciando 1,905·10-3 frente a c, calculamos c
    c = 0,2016 M

  7. Los moles en los 500 ml serán
    0,2016 · 0,5 = 0,1008 moles de ácido acético

  8. y los gramos los hallamos multiplicando por la masa molecular que es 60
    0,1008 · 60 = 6,048 gramos



  1. RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCIÓN 1 SEPTIEMBRE 2003

    2) Razona sobre la veracidad de cada una de las siguientes afirmaciones:
    a) Según la teoría de Bronsted, un ácido y su base conjugada difieren en un protón.
    b) Un ácido y su base conjugada reaccionan entre sí dando una disolución neutra.
    c) La base conjugada de un ácido fuerte es una base fuerte.
    d) Una base de Arrhenius es aquella que en disolución acuosa da iones OH-.

  2. a) Verdadero. Un ácido, por ejemplo HI y su base conjugada, en este caso, I-, se diferencian en un protón H+.
    HI + H2O  I- + H3O+

  3. b) Falso. Lo que sucede es que los ácidos reaccionan con bases para formar sus bases y ácidos conjugados correspondientes.
    Por ejemplo: HI (ácido 1) + Cl- (base 2)   I- (base conjugada de ácido 1) + HCl (ácido conjugado de base 2)

  4. c) Falsa. La base conjugada de un ácido fuerte será una base débil

  5. d) Verdadero. Para Arrhenius una base es una sustancia, que en disolución acuosa se disocia dando OH-
    Por ejemplo: NaOH   Na+ + OH-



  1. RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCIÓN 1 SEPTIEMBRE 2003

    5) Se dispone de una botella de ácido acético que tiene los siguientes datos: densidad 1,05 g/ml, riqueza en masa 99,2 %. a) Calcule el volumen que hay que tomar de esta disolución para preparar 500 mi de disolución de ácido acético 1,0 M. b) Calcule el pH de la disolución preparada.
    Masas atómicas: Carbono = 12; oxígeno = 16; hidrógeno = 1.
    Ka (ácido acético) = 1,8.10-5.

  2.    a)  En 500 ml de disolución 1,0 M hay 0,5 x 1 = 0,5 moles de ácido acético

  3. Masa molecular del CH3-COOH = 24+32+4 = 60
    Gramos de ácido acético = 0,5 x 60 = 30 gramos de ácido puro
    Gramos de disolución del 99,2% = 30 x 100/99,2 = 30,242 gramos de disolución
    Y para una densidad de 1,05 gr/ml el volumen será = 30,242/1,05 = 28,802 ml

  4.    b) El ácido acético se disocia parcialmente, según el equilibrio:

    CH3-COOH

      

    CH3-COO-

    +

    H+

    1 - x




    x




    x

  5. Si consideramos que para la concentración 1 M se disocian "x" del ácido, en el equilibrio tendremos concentraciones de 1-x para el ácido sin disociar y x tanto para el CH3-COO- como para el H+

  6. Como la contante de equilibrio es Kc = [CH3-COO-][H+]/[ CH3-COOH], tendremos que
    1,8 x 10-5 = x2/(1-x) y despreciando la x del denominador (por pequeña respecto a 1), podemos hallar el valor de x hallando la raíz cuadrada del producto 1,8 x 10-5 x 1, resultando una concentración de H+ aproximada de 4,24 x 10-3

  7. El pH = - log [H+] = - log 4,24·10-3 = 2,37

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCIÓN 2 SEPTIEMBRE 2003

3) Se preparan dos disoluciones de la misma concentración: una de la sal de sodio del ácido HA y otra de la sal de ácido HB. Si la constante de disociación del ácido HA es mayor que la del ácido HB explique razonadamente cuál de las dos disoluciones preparadas es más básica

La sal de sodio NaA del ácido HA se disociará: NaA  Na+ + A-

El anión A- se hidroliza según el equilibrio: A- + H2O   HA + OH-

La sal de sodio del ácido HB se disociará: NaB  Na+ + B-

El anión B- se hidroliza según el equilibrio: B- + H2O   HB + OH-

Como la constante de disociación del ácido HA es mayor, significa que es un ácido más fuerte (más disociado y más debil su base conjugada A-) y para la misma concentración, el primer equilibrio de hidrólisis (el del A-) estará más desplazado a la izquierda que el segundo equilibrio de hidrólisis (el de B-, que será una base más fuerte), que lo estará más desplazado a la derecha, relativamente. Consecuentemente, la disolución de NaB, que da lugar al segundo equilibrio y, por tanto, a una mayor mayor concentración de OH- por estar más desplazado a la derecha, será más básica.

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCION 1 JUNIO 2004

3) En una valoración ácido-base se valora un ácido débil (HA) con una base fuerte (BOH). Al llegar al punto final razone sobre la veracidad de las siguientes afirmaciones:
  a) Sólo se han neutralizado parte de los iones OH- de la base
  b) El pH en el punto de equivalencia es 7
  c) Se han gastado los mismos moles de ácido que de base

El proceso de valoración es: HA + BOH  BA + H2O

Como la sal formada, que se encuentra disociada: BA  B+ + A-, procede de un ácido débil,

  • El anión se encontrará hidrolizado: A- + H2O  HA + OH-

  • El catión no se encontrará hidrolizado ya que daría lugar a una base fuerte

Concluyendo:
a)Es cierto que sólo se han neutralizado parte de los OH- de la base, según se comprueba en el proceso de hidrólisis del anión, en el que se producen OH-
b)El pH no puede ser 7 ya que la disolución resultará básica y no neutra. El pH será mayor que 7
c) Si que se han gastado los mismos moles de HA que de BOH ya que el proceso de valoración se realiza en una relación de 1 mol de ácido a 1 mol de base (independientemente de que sean fuertes o débiles)

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 2 JUNIO 2004

1) Explique, con las ecuaciones químicas necesarias, por qué al mezclar 20 ml de ácido clorhídrico 0,10 M con 10 ml de amoniaco 0,20 M la disolución resultante no es neutra. Indique si su pH será mayor o menor que 7.

Moles de HCl = 0,1 moles/L . 0,02 L = 0,002 moles

Moles de NH3 = 0,2 moles/L . 0,01 L = 0,002 moles

El proceso ácido-base : HCl + NH3  NH4Cl

Como el número de moles del ácido y de la base es el mismo, no hay exceso de ninguno de ellos

El cloruro de amonio formado es una sal procedente de un ácido fuerte y base débil que se hidrolizará

NH4Cl  NH4+ + Cl- (disociación)

NH4+ + H2O   NH4OH + H+ (hidrólisis)

Resultando la disolución ácida (por los H+ del proceso de hidrólisis), es decir su pH será menor que 7

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 2 JUNIO 2004

4) Se necesita disponer de una disolución cuyo pH sea 11,55. Para ello se disuelven en agua 18,4 g de una base (BOH) hasta alcanzar un volumen de 1,0 l. Si la masa molecular de la base es 160, calcule su constante de disociación.

pH = - log[H+] = 11,50;     [H+] = antilog(-pH) = antilog (-11,5); [H+] = 3,16.10-12

y como [H+].[OH-] = 10-14    ;   [OH-] = 3,16.10-3

La disociación de la base BOH en B+ + OH- nos indica que las concentraciones de cada especie son:

BOH

 

B+

+

OH-

18,4/160 - 3,16.10-3 = 0,1118




3,16.10-3

 

3,16.10-3

Y la constante de disociación para la base será:

Ka = (3,16.10-3)2/0,1118 = 8,93.10-5

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2004

Calcule el pH de la disolución que resulta cuando se añaden 0,8 litros de ácido acético 0,25 M a 0,2 litros de hidróxido de sodio 1,0 M
Ka (ácido acético) = 1,8x10-5

Moles iniciales de CH3-COOH = 0,8
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