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Orientación Universidad
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Ejercicios de equilibrio químico y pH, Exámenes de Química Inorgánica

Una serie de ejercicios relacionados con el equilibrio químico y el ph de soluciones acuosas. Incluye ejercicios sobre el cálculo del ph de soluciones de ácidos y bases, así como la determinación de las concentraciones de especies iónicas en equilibrio. Los temas abordados abarcan el producto iónico del agua, la neutralización de ácidos y bases, el equilibrio de sistemas buffer y la resolución de ecuaciones de equilibrio químico. El documento proporciona un conjunto de problemas prácticos que permiten al estudiante aplicar los conceptos teóricos de química ácido-base y desarrollar habilidades en el análisis y resolución de problemas relacionados con el equilibrio químico en soluciones acuosas.

Tipo: Exámenes

2015/2016

Subido el 06/03/2024

stefania-sacharczuk
stefania-sacharczuk 🇦🇷

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bg1
EQUILIBRIOS ÁCIDO BASE
EJERCITACIÓN
Ejercicio Nº2
a) hidróxido de sodio 1,0 x 103 M. Rta.: [H3O+] = 1,0 x 1011 M y [OH] = 1,0 x 103 M.
NaOH 1,0 103 M
NaOH (s)
H2O
Na+ (ac) + OH (ac)
Na+ (ac) + H2O (l) NR (no reacciona)
Na+ es un ion espectador
[OH] = 1,0 103 M
Producto iónico del agua
Kw = [H3O+] [OH] = 1 1014 [H3O+] =
]OH[
K
w
=
3
14
10 1
10 1
[H3O+] = 1 1011 M
c) ácido clorhídrico, preparado por disolución en agua de 24,8 cm3 de HCl(g), medidos a 30°C y 740
mm Hg, en un volumen final de 2,50 dm3. Rta.: [H3O+] = 3,9 x 104 M y [OH] = 2,6 x 1011 M
HCl (g)
V = 24,8 cm3 = 0,0248 L T = 30 °C = 303 K P = 740 mmHg = 0,9737 atm
P V = n R T
n HCl (g) =
R T
P V
=
K303
mol K
L atm
082,0
L0248,0 atm 9737,0
n HCl (g) = 9,72 104 mol
2,50 dm3 solución 9,72 104 mol moléc. HCl
1 dm3 solución x = 3,889 104 mol moléc. HCl [HCl] = 3,89 104 M
HCl (g) + H2O (l) Cl (ac) + H3O+ (ac) [H3O+] = 3,89 104 M
[OH] =
]OH[
Kw
3
=
4
14
10 89,3
10 1
[OH] = 2,57 1011 M
Ejercicio Nº 3
¿Qué volumen de una solución 0,50 M de NaOH debe ser diluida a 1,0 dm3 para obtener una solución
con pH = 11,35? Rta.: 4,48 cm3.
Kw = [H3O+] [OH] = 1 1014
log Kw = log [H3O+] + ( log [OH])
14 = pH + pOH
pH = 11,35 pH + pOH = 14
pOH = 14 11,35 = 2,65
log [OH] = 2,65 [OH] = 102,65 = 2,239 103 M
Se debe preparar NaOH 2,239 103 M y como se quiere preparar 1 dm3, se necesitan 2,239 103 mol
f.u. de NaOH.
Si se dispone de NaOH 0,50 M
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12

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EQUILIBRIOS ÁCIDO BASE

EJERCITACIÓN

Ejercicio Nº

a) hidróxido de sodio 1,0 x 10

  • 3 M. Rta.: [H 3 O

] = 1,0 x 10

  • 11 M y [OH - ] = 1,0 x 10 - 3 M.

NaOH 1,0 10

  • 3 M

NaOH (s)

H 2 O Na

(ac) + OH

  • (ac)

Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR (no reacciona)

Na

es un ion espectador

 [OH

  • ] = 1,0 10 - 3 M

Producto iónico del agua

Kw = [H 3 O

] [OH

  • ] = 1 10 - 14  [H 3 O

] = [OH ]

K

w =

  • 3
  • 14

 [H 3 O

] = 1 10

  • 11 M

c) ácido clorhídrico, preparado por disolución en agua de 24,8 cm

3 de HCl(g), medidos a 30°C y 740

mm Hg, en un volumen final de 2,50 dm

3

. Rta.: [H 3 O

] = 3,9 x 10

  • 4 M y [OH–] = 2,6 x 10 - 11 M

HCl (g)

V = 24,8 cm

3 = 0,0248 L T = 30 °C = 303 K P = 740 mmHg = 0,9737 atm

P V = n R T

n (^) HCl (g) = R T

P V

303 K

mol K

L atm 0 , 082

0 , 9737 atm 0 , 0248 L  n (^) HCl (g) = 9,72 10

  • 4 mol

2,50 dm

3 solución 9,72 10

  • 4 mol moléc. HCl

1 dm

3 solución x = 3,889 10

  • 4 mol moléc. HCl  [HCl] = 3,89 10 - 4 M

HCl (g) + H 2 O ( l ) Cl

  • (ac) + H 3 O

(ac)  [H 3 O

] = 3,89 10

  • 4 M

 [OH

  • ] = [H O ]

K (^) w

 3

  • 14

 [OH

  • ] = 2,57 10 - 11 M

Ejercicio Nº 3

¿Qué volumen de una solución 0,50 M de NaOH debe ser diluida a 1,0 dm

3 para obtener una solución

con pH = 11,35? Rta.: 4,48 cm

3 .

Kw = [H 3 O

] [OH

  • ] = 1 10 - 14
  • log Kw = – log [H 3 O

] + (– log [OH

  • ]) 14 = pH + pOH

pH = 11,35  pH + pOH = 14

pOH = 14 – 11,35 = 2,

 – log [OH

  • ] = 2,65  [OH - ] = 10 - 2, = 2,239 10 - 3 M 

Se debe preparar NaOH 2,239 10

  • 3 M y como se quiere preparar 1 dm

3 , se necesitan 2,239 10

  • 3 mol

f.u. de NaOH.

Si se dispone de NaOH 0,50 M 

0,50 mol f.u. NaOH 1000 cm

3 solución 2,239 10

  • 3 mol f.u. NaOH x = 4,478 cm

3 solución

Se toman 4,48 cm

3 de solución madre.

Ejercicio Nº 5

a) 0,00 cm

3 Rta.: pH = 0,70.

HCl 0,20 M

HCl (ac) + H 2 O ( l ) Cl

  • (ac) + H 3 O

(ac)

Cl

  • (ac) + H 2 O ( l ) NR Cl - ion espectador

 [H 3 O

] = 0,20 M  pH = – log [H 3 O

] = 0,699 pH = 0,

b) 50,0 cm

3 Rta.: pH = 1,10.

HCl (ac) + H 2 O ( l ) Cl

  • (ac) + H 3 O

(ac)  Cl

  • (ac) + H 2 O ( l ) NR

NaOH (s)

H 2 O Na

(ac) + OH

  • (ac)  Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR

H 3 O

(ac) + OH

  • (ac) 2 H 2 O ( l ) Reacción de neutralización

75,0 cm

3 HCl(ac) 0,20 M 1000 cm

3 solución 0,20 mol moléc. HCl

75 cm

3 solución x = 0,015 mol moléc. HCl

 0,015 mol ion H 3 O

50,0 cm

3 NaOH(ac) 0,1000 M 1000 cm

3 solución 0,1000 mol f.u. NaOH

50 cm

3 solución x = 5 10

  • 3 mol f.u. NaOH

 5 10

  • 3 mol ion OH -

H 3 O

(ac) + OH

  • (ac) 2 H 2 O ( l )

ni 0,015 5 10

  • 3

n – 5 10

  • 3
    • 5 10
      • 3

nf 0,01 0 Vf = 125 cm

3

125 cm

3 solución 0,01 mol ion H 3 O

1000 cm

3 solución x = 0,08 mol ion H 3 O

 [H 3 O

] = 0,08 M

pH = – log [H 3 O

] = – log 0,08 = 1,097 =1,10 pH = 1,

El procedimiento del item b se repite en los items siguientes.

c) 75,0 cm

3 Rta.: pH = 1,30.

75,0 cm

3 HCl(ac) 0,20 M  0,015 mol ion H 3 O

75,0 cm

3 NaOH(ac) 0,1000 M

1000 cm

3 solución 0,1000 mol f.u. NaOH 75 cm

3 solución x = 7,5 10

  • 3 mol f.u. NaOH

 7,5 10

  • 3 mol ion OH -

Ejercicio Nº 7

El ácido láctico es un componente común de la leche agria y del metabolismo de hidratos de carbono en

los humanos. Una solución de ácido láctico, CH 3 CHOHCOOH, 0,10 M presenta un valor de pH = 2,

(

o C) ¿Cuál es el valor de la Ka para el ácido láctico? Rta.: Ka = 1,43 x 10

  • 4 .

Ácido láctico: CH 3 CHOHCOOH 0,10 M. Si lo simbolizamos como HL 

HL (ac) + H 2 O ( l ) L

  • (ac) + H 3 O

(ac)

Ci 0,10 – –

C – x + x + x

Ceq 0,10 – x x x

Si pH = – log [H 3 O

] = 2,43  [H 3 O

] = 3,715 10

  • 3 M = x 

Ka = [HL]

[L ][H O ]

  •  3 = 0 , 10 – x

x x

0 , 10 – x

x

2 = – 3

  • 32
  • 4  Ka = 1,43 10 - 4

Ejercicio Nº 10

a) HNO 2 1,00 M Rta.: pH = 1,63 y pOH = 12,

HNO 2 1,00 M pKa = 3,

  • log Ka = 3,25  Ka = 10
    • 3, Ka = 5,62 10 - 4

HNO 2 (ac) + H 2 O ( l ) NO 2

  • (ac) + H 3 O

(ac)

Ci 1 – –

C – x + x + x Ceq 1 – x x x

Ka = [HNO]

[NO ] [HO]

2

3

2

 = 5,62 10

  • 4  Ka = 1 – x

x x

  • x

x

1

2

= 5,62 10

  • 4 

Se verifica si:

Mi  Ka 100  1  5,62 10

  • 4 100 = 0,0562 

Como se puede despreciar x en el denominador 

x

2 = 5,62 10

  • 4  x = 5 6210 1

4 ,

= 0,

 [H 3 O

] = 0,0237 M  pH = – log [H 3 O

] = 1,625 

pOH = 14 – pH = 14 – 1,63 = 12,

pH = 1,63 y pOH = 12,

d) H 3 PO 4 0,8 M Rta.: pH = 1,15 y pOH = 12,85.

H 3 PO 4 0,8 M pKa1 = 2,16 pKa2 = 7,21 pKa3 = 12,

Ka1 = 6,92 10

  • 3 Ka2 = 6,17 10 - 8 Ka3 = 4,79 10 - 13

H 3 PO 4 (ac) + H 2 O ( l ) H 2 PO 4

  • (ac) + H 3 O

(ac)

Ci 0,8 – –

C – x + x + x

Ceq 0,8 – x x x

Ka1 = [HPO]

[HPO ] [HO]

3 4

3

2 4

 = 6,92 10

  • 3  Ka1 = 0 , 8 – x

x x

0 , 8 – x

x

2 = 6,92 10

  • 3 

Si se desprecia x frente a 0,8  x = 0,074 y α% = M

x 100 = 0,

No se puede despreciar x en el denominador 

x

2 = (0,8 – x) 6,92 10

  • 3 = 5,536 10 - 3 - 6,92 10 - 3 x

 x

2

  • 6,92 10
  • 3 x – 5,536 10 - 3 = 0 a =1 b = 6,92 10 - 3 c = 5,536 10 - 3

 x1,2 = 2 a

  • b b – 4 a c

2  = 2

  • 3 – 32 – 3
  •   =

 x1,2 = 2

3

    •  = 2

3

    •   x 1 = 0,07102 y x 2  0

 [H 3 O

] = 0,07102 M  pH = – log [H 3 O

] = 1,149 

pOH = 14 – pH = 14 – 1,149 = 12,

pH = 1,15 y pOH = 12,

h) Ca(OH) 2 0,3 g/dm

3 Rta.: pH = 11,91 y pOH = 2,09.

Ca(OH) 2 0,3 g/dm

3

MMCa(OH)2 = 74 g/mol n = M M

m

mol

g 74

0 , 3 g = 4,054 10

  • 3 mol 

Ca(OH) 2 4,054 10

  • 3 M

Ca(OH) 2 (s)

H 2 O Ca

2+ (ac) + 2 OH

  • (ac) 

M M 2 M

[OH

  • ] = 2 x 4,054 10 - 3 M = 8,11 10 - 3 M

 pOH = – log [OH

  • ] = 2,09  pH = 14 – pOH = 14 – 2,09= 11,

pH = 11,91 y pOH = 2,

j) NaCN 0,10 M Rta.: pH = 11,10 y pOH = 2,90.

NaCN 0,10 M pKa = 9,21 Ka = 6,17 10

  • 10

NaCN (s)

H 2 O Na

(ac) + CN

  • (ac)

Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR Na

ion espectador

CN

  • (ac) + H 2 O ( l ) HCN (ac) + OH - (ac)

Ci 0,10 – –

C – x + x + x

Ceq 0,10 – x x x

Como tengo una base débil, el pH va a ser mayor a 7

KOH (s)

H 2 O K

(ac) + OH

  • (ac)

K

(ac) + H 2 O ( l ) NR K

ion espectador

 [OH

  • ] = 5 10 - 9 M  como [OH - ]  1 10 - 7 se debe considerar la autoionización del solvente.

2 H 2 O ( l ) H 3 O

(ac) + OH

  • (ac) Kw = 1 10 - 14

Ci – 5 10

  • 9

C + x + x

Ceq x 5 10

  • 9
    • x

Kw = [H 3 O

] [OH

  • ] = x (5 10 - 9 + x) = 5 10 - 9 x + x

2 =1 10

  • 14  x

2

  • 5 10
  • 9 x – 1 10 - 14 = 0

 x1,2 = 2 a

  • b b – 4 a c

2  = 2

  • 9 – 9 2 – 14   = 2
  • 9 – 14 

 x1,2 = 2

  • 9 – 7   x 1 = 9,753 10
  • 8 y x 2  0

 [OH

  • ] = (5 10 - 9 + x) M = (5 10 - 9 + 9,753 10 - 8 ) M = 1,0253 10 - 7 M

pOH = – log [OH

  • ] = 6,99  pH = 14 – pOH = 14 – 6,99 = 7,

pH = 7,01 y pOH = 6,

Ejercicio Nº 13

HF 0,015 M pKa = 3,17 Ka = 6,76 10

  • 4

HF (ac) + H 2 O ( l ) F

  • (ac) + H 3 O

(ac)

Ci 0,015 – –

C – x + x + x Ceq 0,015 – x x x

Ka = [HF]

[F ][HO ]

  •  3 = 6,76 10
  • 4

 Ka =

0 , 015 – x

x x

0 , 015 – x

x

2 = 6,76 10

  • 4

Se verifica si: Mi  Ka1 100  0,015 < 6,76 10

  • 4 100 = 6,76 10 - 2

No se puede despreciar x en el denominador

 x

2 = (0,015 – x) 6,76 10

  • 4 = 1,014 10 - 5 - 6,76 10 - 4 x

 x

2

  • 6,76 10
  • 4 x – 1,014 10 - 5 = 0

 x1,2 =

2 a

  • b b – 4 a c

2  = 2

  • 4 – 42 – 5
  •   =

 x1,2 =

  • 4 – 5
  •  = 2
  • 4 – 3

 x 1 = 2,8642 10

  • 3 y x 2  0

 [H 3 O

] = `[ F

  • ] = 2,86 10 - 3 M [HF] = (0,015 – 2,86 10 - 3 ) M = 0,01287 M = 0,012 M

Ejercicio Nº 14

a) piridina 0,010M (C 6 H 5 N, base débil) Rta.: pH = 8,60.

C 5 H 5 N 0,010 M ion piridinio pKa = 5,2 Ka = 6,31 10

  • 6

C 5 H 5 N (ac) + H 2 O ( l ) C 5 H 5 NH

(ac) + OH

  • (ac)

Ci 0,010 – –

C – x + x + x

Ceq 0,010 – x x x

Kb = [CHN]

[CHNH] [OH]

5 5

5 5

a

w

K

K

14

= 1,58 10

  • 9

 Kb = 0 , 010 – x

x x

0 , 010 – x

x

2 = 1,58 10

  • 9

Se verifica si: Mi  Kb 100  0,010  1,58 10

  • 9 100 = 1,58 10 - 7 

Como se puede despreciar x en el denominador 

x

2 = 1,58 10

  • 9  x = 158 10 0 , 010

9 ,

= 3,975 10

  • 6

 [OH

  • ] = 3,975 10 - 6 M  pOH = – log [OH - ] = 5,

 pH = 14 – pOH = 14 – 5,40 = 8,60  pH = 8,

g) arseniato de sodio 0,1 M Rta.: pH = 12,

Na 3 AsO 4 0,1 M pKa1 = 2,26 pKa2 = 6,76 pKa3 = 11, Ka3 = 5,13 10

  • 12

Na 3 AsO 4 (s)

H 2 O 3 Na

(ac) + AsO 4

3 – (ac)

Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR

AsO 4

3 – (ac) + H 2 O ( l ) HAsO 4

2 – (ac) + OH

  • (ac)

Ci 0,1 – –

C – x + x + x

Ceq 0,1 – x x x

Kb1 = [AsO ]

[HAsO ][OH ] 3 – 4

2 – – 4 = a

w K

K

14

= 1,95 10

  • 3 = 0 , 1 – x

x x

0 , 1 – x

x

2 

Se verifica si: Mi  Kb1 100  0,1 < 1,95 10

  • 3 100 = 0,195 

No se puede despreciar x en el denominador

 x

2 = (0,1 – x) 1,95 10

  • 3 = 1,95 10 - 4 - 1,95 10 - 3 x

 x

2

  • 1,95 10
  • 3 x – 1,95 10 - 4 = 0 x 1 = 0,01303 y x 2  0

 [OH

  • ] = 0,01303 M  pOH = – log [OH - ] = 1,

 pH = 14 – pOH = 14 – 1,885= 12,114  pH = 12,

Ejercicio Nº 25

Rta. : KT = 0,

H 3 PO 4 pKa1 = 2,16 pKa2 = 7,21 pKa3 = 12,

Ka1 = 6,92 10

  • 3 Ka2 = 6,17 10 - 8 Ka3 = 4,79 10 - 13

H 2 CO 3 pKa1 = 6,35 pKa2 = 10,

Ka1 = 4,47 10

  • 7 Ka2 = 4,68 10 - 11

NaH 2 PO 4 (s)

H 2 O Na

(ac) + H 2 PO 4

(ac)  Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR

NaHCO 3 (s)

H 2 O Na

(ac) + HCO 3

(ac)  Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR

Reacción 1 : H 2 PO 4

  • (ac) + HCO 3 - (ac) HPO 4

2 – (ac) + H 2 CO 3 (ac)

H 2 PO 4

  • (ac) + H 2 O ( l ) HPO 4

2 – (ac) + H 3 O

(ac) Ka2 = 6,17 10

  • 8

HCO 3

  • (ac) + H 2 O ( l ) H 2 CO 3 (ac) + OH - (ac) Kb2 = a

w

K

K

14

= 2,24 10

  • 8

H 3 O

(ac) + OH

  • (ac) 2 H 2 O ( l ) Kw

14

Si sumamos las ecuaciones químicas, obtenemos:

H 2 PO 4

  • (ac) + HCO 3 - (ac) HPO 4

2 – (ac) + H 2 CO 3 (ac) KT

KT = 6,17 10

  • 8 2,24 10 - 8 1 10

14 = 0,

Reacción 2 : H 2 PO 4

  • (ac) + HCO 3 - (ac) H 3 PO 4 (ac) + CO 3

2 – (ac)

H 2 PO 4

  • (ac) + H 2 O ( l ) H 3 PO 4 (ac) + OH - (ac) Kb3 = a

w

K

K

14

= 1,45 10

  • 12

HCO 3

  • (ac) + H 2 O ( l ) CO 3

2 – (ac) + H 3 O

(ac) Ka2 = 4,68 10

  • 11

H 3 O

(ac) + OH

  • (ac) 2 H 2 O ( l ) Kw

14

Si sumamos las ecuaciones químicas, obtenemos:

H 2 PO 4

  • (ac) + HCO 3 - (ac) H 3 PO 4 (ac) + CO 3

2 – (ac) KT

KT = 1,45 10

  • 12 4,68 10 - 11 1 10

14 = 6,79 10

  • 9

Del análisis realizado se deduce que la reacción que se produce es la 1, la de mayor KT.

Ejercicio Nº 30

a) 10 cm

3 de NH 3 0,1 M con 10 cm

3 de HCl 0,1 M Rta.: pH = 5,28.

10 cm

3 de NH 3 0,1 M con 10 cm

3 de HCl 0,1 M

HCl ácido fuerte

HCl (ac) + H 2 O ( l ) Cl

  • (ac) + H 3 O

(ac)  Cl

  • (ac) + H 2 O ( l ) NR

NH 3 base débil

NH 3 (ac) + H 3 O

(ac) NH 4

(ac) + H 2 O ( l ) reacción de neutralización

10 cm

3 NH 3 0,1 M 1000 cm

3 solución 0,1 mol moléc. NH 3

10 cm

3 solución x = 1 10

  • 3 mol moléc. NH 3

10 cm

3 HCl(ac) 0,1 M

1000 cm

3 solución 0,1 mol moléc. HCl 10 cm

3 solución x = 1 10

  • 3 mol moléc. HCl

 1 10

  • 3 mol ion H 3 O

NH 3 (ac) + H 3 O

(ac) NH 4

(ac) + H 2 O ( l )

ni 1 10

  • 3 1 10 - 3 -

n – 1 10

  • 3
    • 1 10
      • 3
        • 1 10
          • 3

nf 0 0 1 10

  • 3 Vf = 20 cm

3

20 cm

3 solución 1 10

  • 3 mol ion NH 4

1000 cm

3 solución x = 0,05 mol ion NH 4

ion NH 4

pKa = 9,25 Ka = 5,62 10

  • 10

NH 4

(ac) + H 2 O ( l ) NH 3 (ac) + H 3 O

(ac)

Ci 0,05 – –

C – x + x + x Ceq 0,05 – x x x

Ka = [NH ]

[NH] [HO]

4

3 3 

 = 5,62 10

  • 10  Ka = 0,05– x

x x

0,05– x

x

2 = 5,62 10

  • 10 

Se verifica si: Mi  Ka 100  0,05  5,62 10

  • 10 100 = 5,62 10 - 8 

Como se puede despreciar x en el denominador 

x

2 = 5,62 10

  • 10  x = 5 6210 0 , 05

10 ,

= 5,301 10

  • 6

 [H 3 O

] = 5,301 10

  • 6 M  pH = – log [H 3 O

] = 5,274  pH = 5,

d) 500 cm

3 de NaOH 0,1 M con 500 cm

3 de H 3 AsO 4 0,2 M Rta.: pH = 2,34.

500 cm

3 de NaOH 0,1 M con 500 cm

3 de H 3 AsO 4 0,2 M

NaOH base fuerte

NaOH (s)

H 2 O Na

(ac) + OH

  • (ac)  Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR

H 3 AsO 4 ácido débil

H 3 AsO 4 (ac) + OH

  • (ac) H 2 AsO 4 - (ac) + H 2 O ( l )

reacción de neutralización

500,0 cm

3 NaOH 0,1 M

1000 cm

3 solución 0,1 mol f.u. NaOH

500 cm

3 solución x = 0,05 mol f.u. NaOH

 0,05 mol ion OH

500 cm

3 de H 3 AsO 4 0,2 M

1000 cm

3 solución 0,2 mol moléc. H 3 AsO 4

500 cm

3 solución x = 0,1 mol moléc. H 3 AsO 4

50 cm

3 de NaHCO 3 0,1 M 1000 cm

3 solución 0,1 mol f.u. NaHCO 3

50 cm

3 solución x = 5 10

  • 3 mol f.u. NaHCO 3

 5 10

  • 3 mol ion HCO 3 -

10,0 cm

3 NaOH 0,3% P/V

100 cm

3 solución 0,3 g NaOH

10 cm

3 solución x = 0,03 g NaOH

MMNaOH = 40 g/ mol f.u.  40 g NaOH 1 mol f.u. NaOH

0,03 g NaOH x = 7,5 10

  • 4 mol f.u. NaOH

 7,5 10

  • 4 mol ion OH -

HCO 3

  • (ac) + OH - (ac) CO 3

2 – (ac) + H 2 O ( l )

ni 5 10

  • 3 7,5 10 - 4 -

n – 7,5 10

  • 4
    • 7,5 10
      • 4
        • 7,5 10
          • 4

nf 4,25 10

  • 3 0 7,5 10 - 4 Vf = 60 cm

3

60 cm

3 solución 4,25 10

  • 3 mol ion HCO 3 -

1000 cm

3 solución x = 0,0708 mol ion HCO 3

  •  [HCO 3 - ] = 0,0708 M

60 cm

3 solución 7,5 10

  • 4 mol ion CO 3

2 –

1000 cm

3 solución x = 0,0125 mol ion CO 3

2 –  [CO 3

2 – ] = 0,0125 M

[CO ]

[HCO ]

2 – 3

3

0 , 0125

= 5,664  buffer en CRU

H 2 CO 3 pKa1 = 6,35 pKa2 = 10,

Ka1 = 4,47 10

  • 7 Ka2 = 4,68 10 - 11

y Ka2 = 4,68 10

  • 11 < Kb1 = a

w

K

K

14

= 2,14 10

  • 4 el pH va a ser mayor a 7

 el equilibrio principal es:

CO 3

2 – (ac) + H 2 O ( l ) HCO 3

  • (ac) + OH - (ac)

Ci 0,0125 0,0708 –

C – x + x + x

Ceq 0,0125 – x 0,0708 + x x

Kb1 = [CO ]

[HCO ][OH]

2 – 3

  • – 3 = 2,14 10
  • 4  Kb1 = 0,0125– x

(0,0708 x)x = 2,14 10

  • 4 

Si se desprecia x frente a 0,0125 y 0,0708  x = 3,778 10

  • 5 y α% = 0,

100  0,302% 

 [OH

  • ] = 3,778 10 - 5 M  pOH = – log [OH - ] = 4,

 pH = 14 – pOH = 14 – 4,423 = 9,577  pH = 9,

Ejercicio Nº 35

a) HCl/NaCl se descarta por ser el HCl un ácido fuerte.

b) HClO/NaClO pKa = 7,40  pH = pKa ± 1 = 7,40 ± 1

pH = pKa + log [HClO]

[ClO ]

7 = 7,40 + log [HClO]

[ClO ]

 7 – 7,40 = – 0,40 = log

[HClO]

[ClO ]

  • 0,

     [HClO] 

[ClO]

[HClO]

[ClO]

= 0,

c) HCN/NaCN pKa = 9,21  pH = pKa ± 1 = 9,21 ± 1

d) HF/NaF pKa = 3,17  pH = pKa ± 1 = 3,17 ± 1

Del análisis realizado, se concluye que sólo el par conjugado HClO/NaClO puede usarse para mantener

un pH = 7. La relación [HClO]

[ClO ]

debe ser igual a 0,398 para lograr el pH deseado.

Ejercicio Nº 36

ácido propiónico 0,50 M, HP, Ka = 1,3 10

  • 5 y propionato de sodio 0,20 M, NaP

a) NaP (s)

H 2 O Na

(ac) + P

(ac)  Na

(ac) + H 2 O ( l ) NR [P

  • ] = 0,20 M

[P ]

[HP]

–^ =

= 2,5  buffer y Ka = 1,3 10

  • 5  Kb = a

w

K

K

  • 14
  • 10

 el equilibrio principal es:

HP (ac) + H 2 O ( l ) P

  • (ac) + H 3 O

(ac)

Ci 0,50 0,20 –

C – x + x + x

Ceq 0,50 – x 0,20 + x x

Ka = [HP]

[P ] [H 3 O]

  •  = 1,3 10
  • 5

 Ka =

0 , 50 – x

( 0 , 20 x) x = 1,3 10

  • 5

Si se desprecia x frente a 0,50 y 0,20  x = 3,25 10

  • 5 y α% = 0 , 50
  • 5

Se puede despreciar x  [H 3 O

] = 3,25 10

  • 5

M  pH = – log [H 3 O

] = 4,488  pH = 4,

b) HCl (g) + H 2 O ( l ) Cl

  • (ac) + H 3 O

(ac)  Cl

  • (ac) + H 2 O ( l ) NR

P

  • (ac) + H 3 O

(ac) HP (ac) + H 2 O ( l )

ni 0,20 0,10 0,

n – 0,10 – 0,10 + 0, nf 0,10 0 0,60 Vf = 1 dm

3

[P

  • ] = 0,10 M y [HP] = 0,60 M

Ceq 0,25 – x 0,10 + x x

Ka = 0 , 25 – x

( 0 , 10 x) x = 1,3 10

  • 5

Si se desprecia x frente a 0,25 y 0,10  x = 3,25 10

  • 5 y α% =
  • 5

100  0,01%  pH = 4,

Ejercicio Nº 40

Los pares conjugados ácido-base que se podrían tener con los reactivos dados:

HNO 2 /NO 2

  • pKa = 3,

NH 4

/NH 3 pKa = 9,

HAc/Ac

  • pKa = 4,

H 3 PO 4 /H 2 PO 4

  • pKa = 2,

H 2 PO 4

  • /HPO 4

2 – pKa = 7,

HPO 4

2 – /PO 4

3 – pKa = 12,

El único para preparar el buffer de pH = 10 es NH 4

/NH 3  [H 3 O

] = 1 10

  • 10 y [OH - ] = 1 10 - 4

Ka = 5,62 10

  • 10  Kb = a

w

K

K

  • 5  el equilibrio principal es:

NH 3 (ac) + H 2 O ( l ) NH 4

(ac) + OH

  • (ac)

ni nb na

n – x + x

nf nb – x na + x Vf = Vb + Vh = 750 cm

3

Kb = [NH]

[NH ][OH]

3

4

= 1,78 10

  • 5

f

b

f

a

V

n – x

V

(n x)x

Si se desprecia x frente a na y nb, simplificando Vf

b

a

n

n = – 4

5

= 0,178  na = nb 0,178  nNH 4

  • (^) = nNH 3

Existen varias opciones.

a) A partir de NH 3 0,8 M y NH 4 Cl (s)

Se toman 750 cm

3 de NH 3 0,8 M y se disuelve la cantidad de sal, de manera que:

nNH 4

  • (^) = nNH 3

750 cm

3 de NH 3 0,8 M

1000 cm

3 solución 0,8 mol moléc. NH 3

750 cm

3 solución x = 0,6 mol moléc. NH 3

nNH 4

  • (^) = nNH 3

MMNH

4 Cl^

= 53,5 g/ mol f.u.  1 mol f.u. NH 4 Cl 53,5 g NH 4 Cl

0,1068 mol f.u. NH 4 Cl x = 5,7138 g NH 4 Cl

Mezclar 750 cm

3 de NH 3 0,8 M con 5,7138 g de NH 4 Cl.

b) A partir de NH 3 0,8 M y HCl 0,75 M, por neutralización parcial de la base

HCl (ac) + H 2 O ( l ) Cl

  • (ac) + H 3 O

(ac)  Cl

  • (ac) + H 2 O ( l ) NR

NH 3 (ac) + H 3 O

(ac) NH 4

(ac) + H 2 O ( l )

ni nb h –

n – h – h + h

nf nb – h 0 h Vf = Vb + Vh = 750 cm

3

Vb + Vh = 750 = Vb + Va = 750  Vb = 750 – Va

h = na = nNH 4 +

nb – h = nb – na = nb – nNH 4

  • (^) = nNH 3

 nNH 4

  • (^) = nNH 3

h = (nb – h) 0,178 = nb 0,178 – h 0,178  1,178 h = nb 0,

y como nb = 1000

Vb0, y h = 1000

Va0, 

Va0, 1,178 = 1000

Vb0, 0,178  1000

Va0, 1,178 = 1000

(750 – Va)0, 0,178 

Va 0,75 1,178 = (750 – Va) 0,8 0,178  Va 0,8835 = (750 – Va) 0,1424 

Va 0,8835 = 106,8 – Va 0,1424 

Va (0,8835 + 0,1424) = Va 1,0259 = 106,

Va = 1,

= 103,547104,1  Vb = 750 – Va = 750 – 104,1 = 645,

Mezclar 646,9 cm

3 de NH 3 0,8 M con 104,1 cm

3 de HCl 0,75 M

c) A partir de NH 3 0,8 M y NH 4 Cl 0,7 M

nNH 4

  • (^) = nNH 3

y como nNH 3

Vb0, y nNH 4

Va0,  1000

Va0,

1000

Vb0, 0,

 Va 0,7 = Vb 0,8 0,178 = Vb 0,

Vf = Vb + Vh = 750 cm

3  Vb + Vh = 750 = Vb + Va = 750  Vb = 750 – Va

 Va 0,7 = Vb 0,1424 = (750 – Va) 0,1424= 106,8 – Va 0,

 Va (0,7 + 0,1424) = Va 0,8424 = 106,8  Va = 0,

 Vb = 750 – Va = 750 – 126,8 = 623,

Mezclar 623,2 cm

3 de NH 3 0,8 M con 126,8 cm

3 de NH 4 Cl 0,7 M

Ejercicio Nº 41

pH = – log [H 3 O

] = 5,1  [H 3 O

] = 7,9433 10

  • 6

 buffer y Ka = 1,754 10

  • 5  Kb = a

w K

K

14

- - = 5,70 10

  • 10

 el equilibrio principal es:

HAc (ac) + H 2 O ( l ) Ac

  • (ac) + H 3 O

(ac)

ni na nb

n – x + x nf na – x nb + x Vf = Vb + Vh = 200 mL