Ejercicios ácido base selectividad




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La disolución resultará básica (por los OH- resultantes de la hidrólisis del CN-)

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2011

4. Para preparar 0,50 litros de amoniaco 1,5 molar se dispone de una disolución de amoniaco comercial 16 M. Calcule:
a) El volumen de disolución de amoniaco comercial para preparar la disolución deseada. (1,25 puntos)
b) El pH de la disolución preparada. (1,25 puntos)
Kb (amoniaco) = 1,8·10-5

a) Los moles de amoniaco que hay en 0,50 litros 1,5 M son: 0,5·1,5 = 0,75 moles de NH3

Los 0,75 moles deben cogerse de la disolución 16 M, por lo que: V·16 = 0,75; es decir, V = 0,75/16 = 0,046875 L = 46,875 mL (el resto hasta 500 mL se añade agua)

b) El amoniaco es una base débil que en disolución acuosa se disocia parcialmente según el equilbrio:

NH3

+

H2O

 

NH4+

+

OH-

1,5-x

 







x

 

x

Aplicando la constante de equilibrio Kb = ([NH4+]·[ OH-])/[ NH3]

1,8·10-5 = x2/(1,5-x)

Despreciando la x del denominador por ser pequeña respecto de 1,5 y despejando:

x2 = 1,8·10-5·1,5 = 2,7·10-5

x = [OH-] = 5,196·10-3

pOH = -log5,196·10-3 = 2,2843

pH = 14 – pOH = 11,7157

RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2011

5. a) Calcule qué concentración tiene que tener una disolución de ácido acético para que su pH se de 2,72. (1,5 puntos)
b) Calcule la masa de ácido acético del 96% en peso necesaria para preparar 500 mL de dicha disolución. (1 punto)
Ka (ácido acético) = 1,8·10-5. Masas atómicas: C= 12,0; O = 16,0

a) A partir de pH calculamos la concentración inicial: pH = - log[H3O+];
2,72 = - log[H3O+];
[H3O+] = antilog(-2,72) = 1,90546·10-3

El ácido acético es un ácido débil que se disocia según:

 

CH3-COOH

+

H2O

 

CH3-COO-

+

H3O+

Inicio

c










0




0

Equilibrio

c - 1,90546·10-3










1,90546·10-3




1,90546·10-3

Aplicando la constante de equilibrio: Ka = ([CH3-COO-]·[ H3O+]/[ CH3-COOH]

1,8·10-5 = (1,90546·10-3)2/(c – 1,90546·10-3)

Calculamos el valor de la concentración “c”:
c – 1,90546·10-3 = (1,90546·10-3)2/1,8·10-5 = 0,2017
c = 0,2036 M

b) En 500 mL de ácido acético 0,2036 M hay: 0,5·0,2036 = 0,1018 moles
Masa molecular de CH3-COOH = 60
Los 0,1018 moles tienen una masa de: 0,1018·60 = 6,108 gramos.
Si debemos tomar estos gramos de ácido puro de una disolución que es de 96%, los gramos de disolución serán: 6,108·100/96 = 6,3625 gramos de disolución del 96%.

RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCION 1 JUNIO 2012

2) Responde de forma razonada a las siguientes cuestiones, escribiendo las correspondientes reacciones químicas. No es necesario hacer ningún cálculo:
a) ¿Cómo varia el pH de una disolución de amoniaco si se le añade cloruro de amonio? (0,75 puntos)
b) Compare el pH de una disolución A, obtenida al mezclar volúmenes iguales de hidróxido de sodio 0,2 molar y de ácido acético 0,2 molar con el pH de una disolución B, obtenida al mezclar volúmenes iguales de hidróxido de sodio y de ácido clorhídrico 0,2 molar. (0,75 puntos)
Kb del amoniaco = 1,8·10-5 ; Ka del ácido acético = 1,8·10-5

a) El amoniaco es una base débil que en disolución acuosa se disocia según el equilibrio:
NH3 + H2O ß à NH4+ + OH-
El cloruro de amonio NH4Cl, que se disocia según: NH4Cl, à NH4+ + Cl-
proporciona iones NH4+ y el equilibrio de la disociación de la base se desplazará hacia la izquierda para compensar el aumento de la concentración de iones NH4+ (ley de Le Chatelier). Esto significa que disminuirá la concentración de iones OH-, es decir, disminuye la basicidad y, por tanto, aumenta el pOH. En términos de pH, si disminuye la basicidad (aumenta la acidez) y el pOH aumenta, el pH disminuye. En cualquier caso, siempre el pH será básico, mayor que 7.
Conclusión: al añadir cloruro de amonio a una disolución de amoniaco el pH disminuye (será algo menos básica).

b) Como en ambos casos se mezclan volúmenes iguales y de la misma concentración de ácido y base, tanto en un caso como en otro reaccionan el mismo número de moles de ácido y base (también en ambos casos la valencia como ácido y como base es 1), por lo que en ambos la neutralización llega al punto de equivalencia.
- En la disolución A, la neutralización que se produce es la siguiente:
CH3-COOH + NaOH à CH3-COONa + H2O
En la reacción, tanto el ácido como la base desaparecen y sólo tendremos en la disolución acetato de sodio, que al ser una sal procedente de ácido débil y base fuerte producirá hidrólisis del anión tras su disociación (CH3-COONa à CH3-COO- + Na+):
CH3-COO- + H2O ß à CH3-COOH + OH-
Como en la hidrólisis se desprenden OH-, la disolución resultará básica, es decir, pH mayor que 7.
- En la disolución B, la neutralización que se produce es la siguiente:
HCl + NaOH à NaCl + H2O
Como en el caso anterior, el ácido y la base desaparecen y sólo tendremos en la disolución cloruro de sodio (Na+ + Cl-), que al ser una sal de ácido fuerte y base fuerte, no producirá hidrólisis. El pH será 7 (neutro)

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 2 JUNIO 2012

4) a) A 2 mL de una disolución de ácido acético 3,0 M se le añade agua hasta un volumen total de 15 mL. Calcule el pH de la disolución resultante. (1 punto)
b) Calcule la masa de una disolución de hidróxido de sodio del 25% en masa que hay que utilizar para neutralizar la disolución hasta el punto de equivalencia. (1 punto)
c) Explique de forma cualitativa, sin hacer ningún cálculo, si el pH de la disolución resultante será ácido, básico o neutro. (0,5 puntos)
Datos: Ka del ácido acético = 1,8·10-5; Masas atómicas: Na = 23,0; O = 16,0

a) Moles de CH3-COOH en 2 mL 3,0 M: 0,002L·3mol/L = 0,006 moles
Concentración del ácido acético en los 15 mL: [CH3-COOH] = 0,006/0,015 = 0,4 M
Disociación del ácido acético, que es un ácido débil:

 

CH3-COOH

+

H2O

ß à

CH3-COO-

+

H3O+

Inicio

0,4










0




0

Equilibrio

0,4 - x










x




x

Aplicando la constante de equilibrio: Ka = ([CH3-COO-]·[H3O+])/[ CH3-COOH]
1,8·10-5 = x2/(0,4-x); despreciando x del denominador por ser pequeño respecto a 0,4
x = [H3O+] = 2,68·10-3 y pH = -log[H3O+] = -log(2,68·10-3) =2,57

 b) La reacción de neutralización:
CH3-COOH + NaOH à CH3-COONa + H2O
Cada mol de ácido acético reacciona con 1 mol de NaOH, por lo que los 0,006 moles de ácido necesitarán también 0,006 moles de NaOH.
Masa molecular del NaOH = 23+16+1 = 40
La masa en gramos de NaOH puro que reaccionan son: 0,006moles·40grs/mol = 0,24 gramos
Pero nos piden los gramos de disolución al 25% de NaOH que contienen los 0,24 gramos: 0,24·100/25 = 0,96 gramos de disolución de NaOH.

c) En la reacción de neutralización:
CH3-COOH + NaOH à CH3-COONa + H2O
desaparece todo en ácido y toda la base y sólo queda en la disolución la sal acetato de sodio CH3-COONa, que es una sal de procedente de ácido débil y base fuerte y, por tanto, se producirá hidrólisis del anión tras su disociación en CH3-COO- + Na+.
La reacción de hidrólisis es: CH3-COO- + H2O ß à CH3-COOH + OH-
Como se producen OH- en la hidrólisis, la disolución resultará básica.

RESPUESTA A PREGUNTA 4 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2012

4. a) Calcule el pH de una disolución 0,6 M de NaOH. (0,75 puntos)
b) A 500 mL de la disolución anterior se le añaden 200 mL de una disolución de ácido nítrico de 10% en masa y densidad 1,18 g·mL-1 ¿Qué reactivo estará en exceso? (1 punto)
c) ¿Qué pH tendrá la nueva disolución, resultante de la reacción anterior? (0,75 puntos)
Masas atómicas: N = 14,0; O = 16,0

a) El NaOH es una base fuerte que se disocia completamente en disolución acuosa según:

 

NaOH

—>

Na+

+

OH-

Inicio:

0,6




0




0

Disociación: 

0




0,6




0,6

pOH = -log[OH-] = -log0,6 = -0,2218

pH = 14 – 0,2218 = 13,7782

b) En 500 mL de disolución 0,6M de NaOH hay: 0,5·0,6 = 0,30 moles de NaOH

Los 200 mL de disolución de HNO3 añadidos tienen una masa de: 200·1,18 = 236 gramos.

Sólo el 10% de la disolución es ácido puro, es decir: 10%·236 = 23,6 gramos HNO3

Masa molecular del HNO3 = 1+14+16·3 = 63

Moles de HNO3 añadidos: 23,6/63 = 0,3746 moles

En la reacción se neutralizan los 0,30 moles de NaOH con otros 0,30 moles de HNO3

 

  HNO3  

 + 

 NaOH 

—>

 NaNO

 + 

 H2

Inicio:

0,3746




0,30




0




0

Final reacción: 

0,0746




0




0,30




0,30

Queda un exceso de HNO3 sin reaccionar de 0,0647 moles

c) El HNO3 en exceso está en un volumen de 700 mL (500+200 suponiendo volúmenes aditivos), por lo que su concentración será: 0,0746/0,7 = 0,1066 M. El nitrato de sodio (sal procedente de ácido fuerte y base fuerte) formado no influye en la acidez de la disolución, sólo el ácido nítrico que no se ha neutralizado.

El ácido nítrico es un ácido fuerte completamente disociado según:

 

HNO3

+

H2O

—>

NO3-

+

H3O+

Inicio:

0,1066










0




0

Disociación: 

0










0,1066




0,1066

El pH = -log[H3O+] = -log0,1066 = 0,9724

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2012
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