Soluciones al examen de ácidos y bases.

Estas son las soluciones del examen. La nota es importante pero sobre todo el examen nos tiene que servir para ver aquellas partes de la lección de ácidos y bases que no controlamos. No vale decir "no se nada",  algo sabemos y es importante conocer lo que nos queda por aprender.

Escribo las notas en el blog cuando las tenga.

Mañana comienzo a escribir en el blog un poco de formulación orgánica e inorgánica para que no perdáis el tiempo.

1.       Formamos una disolución A  disolviendo 19,60g de H₂SO₄  en 1600 cm³ de agua. Preparamos una disolución B  añadiendo  45g de KOH a 2L de agua.

a)      Averiguar el pH de disolución A y de la disolución B.

b)      Queremos neutralizar la disolución A añadiendo poco a poco la disolución B. ¿Qué volumen de disolución B necesito para neutralizar la disolución A?

Disolución A    H₂SO₄    -------  2H⁺   +  SO₄⁼     podemos escribirla con el agua o sin ella. Ácido fuerte

Si disuelvo 19,60g,  19,60/98=0,2 moles    Tendré  0,4 moles de H⁺  concentración  0,4/1,6=0,25 mol/L

Luego el  pH=-log(H⁺) = 0,6   muy ácido.

Disolución B  KOH -----  K⁺  +   OH^-    base fuerte

Si disuelvo 45 g,  45/56,1= 0,82 moles   Tendré 0,82 moles de OH^-   concentración 0,82/2=0,41 mol/

Para calcular el pH primero calculo la concentración de H⁺.  (H⁺).(OH^-)=10^-14  (H⁺⁾= 10^-14/0,41= 2,44.10^-14

Luego el pH= 13,6 muy básico

Reacción de neutralización:  H₂SO₄  +  2KOH   →  2H₂O  +  K₂SO₄

En la disolución A tengo 0,2 moles de ácido. De la disolución B necesito 0,4 moles de base.

Como la concentración  de B es 0,41 moles/L .  Proporción  0,41 moles… 1L

                                                                                                          0,4 moles  …. X     x=0,97L de disolución B

2.       Teniendo en cuenta que el ácido fluorhídrico es un ácido débil (Ka= 6,3.10^-4) calcular en qué volumen de agua hay que disolver 4 g de ácido para obtener un pH=2,1.

¿Cuál sería el grado de disociación del ácido?

Reacción de disociación:   HF  ↔ H⁺  +  F^-   ácido débil

Nos dan  el pH=2,1, por tanto sé la concentración de H⁺  0,0079 mol/L

La concentración inicial del ácido (antes de disociar) no la conozco y la voy a llamar c.

Inicial	C	0	0
Equilibro	c-x=c-0079	X=0,0079	X=0,0079

Constante de equilibro   6,3.10^-4 = (0,0079).(0,079)/(c-0,0079)  

Voy a suponer que c es mucho mayor que 0,0079     6,3.10^-4 = 0,000063/c   c= 0,1  (como habíamos supuesto)

La concentración inicial de ácido es 0,1 mol/L = (4/20)/V     V=2L

El grado de disociación con una proporción:

Si 0,1 se han disociado 0,0079

De 100                                     se disocian x                    x= 100. 0,0079/0,1= 7,9%.

3.       Escribir las fórmulas   de las siguientes especies químicas y como se disocian al disolverlas en agua:

Hidróxido de Calcio.  Ca(OH)₂   se disocia en  Ca⁺²  y  2(OH)^-

Ácido carbónico: H₂CO₃   se disocia primero en H⁺  y HCO₃^-  (ácido débil)

Sulfato de Cinc: ZnSO₄   se disocia en  Zn⁺²   SO₄^-2

Clorato de Sodio:  NaClO₃  se disocia en Na⁺  y  ClO₃^-

Cloruro de hierro (II):  FeCl₂  se disocia en Fe⁺²  y 2Cl^-

Nitrato amónico:  NH₄NO₃  se disocia en NH₄⁺  y  NO₃^-

4.       Disolvemos en agua  las siguientes sales:  Ca(SO₄)  y  NH₄ClO₄ 

¿Qué ocurrirá en cada caso?

Ca(SO₄)  se disocia en Ca⁺²   y  SO₄^-2  ,   estos iones intentan reaccionar con los iones presentes en el agua:

Ca⁺²   + 2 OH^-     ---  Ca(OH)₂   pero esta reacción no ocurre. El hidróxido de calcio es una base fuerte  y la reacción predominante es hacia la izquierda.

SO₄^-2  + 2H⁺    ----  H₂SO₄   esta reacción tampoco ocurre. El ácido sulfúrico es un ácido fuerte y la reacción es hacia la izquierda.

Los iones que vienen de la sal no reaccionan con el agua. No hay hidrólisis. El agua sigue neutra.

NH₄ClO₄  se disocia en NH₄⁺   y ClO₄^-  estos iones intentan reaccionar con los iones presentes en el agua:

NH₄⁺ + OH^- ---- NH₃  + H₂O  está desplazada hacia la derecha ya que el amoníaco es una base débil

ClO₄^-  + H⁺   --- HClO₄   está desplazada hacia la izquierda ya que el ácido perclórico es fuerte

Hay hidrólisis. Han desaparecido iones OH^-, la disolución será ácida. 

5.       En  1 L de agua disolvemos 100 g de acetato de sodio  y 100 g de ácido acético:

¿Qué iones y en qué cantidad tendré en la disolución?

NaCH₃COO -----  Na⁺  + CH₃COO^-   por este lado tendré una disociación total.

100g= 1,22 moles       1,22 moles de Na⁺   y 1,22 moles de acetato.

HCH₃COO  ----  H⁺    +  CH₃COO^-     el ácido acético es un ácido débil

100g=1,67 moles     tendré prácticamente 1,67 moles de ácido y una muy pequeña cantidad de H⁺

Calcular aproximadamente el  pH de la disolución

Si la constante del ácido es Ka

Ka= (H⁺ ).( CH₃COO^- )/    (HCH₃COO )  despejando

(H⁺ ). = Ka.  (HCH₃COO )/ (CH₃COO^- )  y aproximadamente = Ka . 1,67/1,22= 1,36 Ka

     

¿Qué ocurrirá si agregamos a la disolución un ácido?

Al  agregar protones, estos reaccionan con los abundantes iones acetato para producir ácido acético. Por tanto el pH de la disolución no cambia.

¿Qué ocurrirá si agregamos a la disolución una base?

Si  agregamos pequeñas cantidades de base, esta reacciona con los iones H^* de la disolución y la reacción HCH₃COO  ----  H⁺    +  CH₃COO^-     se desplaza hacia la izquierda (ley de Le chatelier) para oponerse a esa disolución.  También se producen algunos iones acetato pero en comparación a los que tenemos esto no es importante.  La disolución no cambia tampoco el pH

Tenemos una disolución reguladora