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Equilibrios acido-base

ValenciaQuímicaEquilibrios acido-base
13 ejercicios
Disoluciones de bases débiles, pH
Problema
2025 · Ordinaria · Titular
2B
Examen

En la etiqueta de una botella de amoníaco que se usa para la limpieza doméstica se indica que tiene un 8%8 \% en masa de NHX3\ce{NH3} y que su densidad es 0,97 kgL10,97 \text{ kg} \cdot \text{L}^{-1}. Calcule:

a) La concentración, en molL1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}, de la disolución de NHX3\ce{NH3} de la botella.b) El pH de la disolución de NHX3\ce{NH3} de la botella.c) El grado de ionización del amoníaco.

Dato: Kb(NHX3):1,78105K_b(\ce{NH3}): 1,78 \cdot 10^{-5}.

pHBase débilConcentración
a) La concentración molar se obtiene a partir del porcentaje en masa y la densidad. En 1 L de disolución hay:
mdisol=0,97 kgL1×1 L=0,97 kg=970 gm_{\text{disol}} = 0{,}97 \text{ kg} \cdot \text{L}^{-1} \times 1 \text{ L} = 0{,}97 \text{ kg} = 970 \text{ g}
mNHX3=970 g×8100=77,6 gm_{\ce{NH3}} = 970 \text{ g} \times \frac{8}{100} = 77{,}6 \text{ g}

La masa molar del \ NHX3\ce{NH3} es M=14+3=17 gmol1M = 14 + 3 = 17 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}, por tanto:

C=77,6 g17 gmol1×1 L=4,56 molL1C = \frac{77{,}6 \text{ g}}{17 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1} \times 1 \text{ L}} = 4{,}56 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}
b) El \ NHX3\ce{NH3} es una base débil que reacciona con el agua según:
NHX3+HX2ONHX4X++OHX\ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-}

Aplicamos la tabla ICE con concentración inicial C0=4,56 molL1C_0 = 4{,}56 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}:

NHX3NHX4X+OHXInicio4,5600Cambiox+x+xEquilibrio4,56xxx\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline & \ce{NH3} & \ce{NH4+} & \ce{OH-} \\ \hline \text{Inicio} & 4{,}56 & 0 & 0 \\ \text{Cambio} & -x & +x & +x \\ \text{Equilibrio} & 4{,}56-x & x & x \\ \hline \end{array}
Kb=x24,56x=1,78105K_b = \frac{x^2}{4{,}56 - x} = 1{,}78 \cdot 10^{-5}

Dado que KbC0K_b \ll C_0, se puede aplicar la aproximación 4,56x4,564{,}56 - x \approx 4{,}56:

x2=1,78105×4,56=8,117105x^2 = 1{,}78 \cdot 10^{-5} \times 4{,}56 = 8{,}117 \cdot 10^{-5}
x=[OHX]=8,117105=9,01103 molL1x = [\ce{OH-}] = \sqrt{8{,}117 \cdot 10^{-5}} = 9{,}01 \cdot 10^{-3} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}

Verificación: 9,011034,56×100=0,20%\frac{9{,}01 \cdot 10^{-3}}{4{,}56} \times 100 = 0{,}20\% (la aproximación es válida). Se calcula el pOH y el pH:

pOH=log(9,01103)=2,045\text{pOH} = -\log(9{,}01 \cdot 10^{-3}) = 2{,}045
pH=14pOH=142,05=11,95\text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 2{,}05 = 11{,}95
c) El grado de ionización α\alpha es la fracción de \ NHX3\ce{NH3} que se ha ionizado:
α=xC0=9,011034,56=1,98103\alpha = \frac{x}{C_0} = \frac{9{,}01 \cdot 10^{-3}}{4{,}56} = 1{,}98 \cdot 10^{-3}

Expresado en porcentaje: α=0,198%0,20%\alpha = 0{,}198\% \approx 0{,}20\%. El bajo grado de ionización confirma que el \ NHX3\ce{NH3} es una base débil a esta concentración.

Equilibrio de una base débil
Problema
2025 · Extraordinaria · Suplente
2A
Examen

La efedrina, CX10HX15ON\ce{C10H15ON}, se utiliza como descongestionante en algunos aerosoles nasales. Se trata de una base orgánica débil, con el siguiente equilibrio de basicidad:

CX10HX15ON(ac)+HX2O(l)\ce{C10H15ON(ac) + H2O(l)} -> CX10HX15ONHX+(ac)+OHX(ac)\ce{C10H15ONH+(ac) + OH-(ac)}

Una disolución de efedrina, de concentración inicial 0,035 molL10,035 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}, tiene un pH de 11,33 a 25C25 ^\circ\text{C}. Calcule:

a) Las concentraciones en el equilibrio de efedrina, de su ácido conjugado y de OHX\ce{OH-}. b) El valor de la KbK_b de la efedrina.c) Calcule el volumen de una disolución de ácido nítrico, HNOX3\ce{HNO3}, de concentración 0,2 molL10,2 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}, necesario para reaccionar completamente con 20,0 mL20,0 \text{ mL} de la disolución de efedrina.
pHConstante de basicidadNeutralización
Ácidos débiles y dilución
Problema
2025 · Extraordinaria · Titular
4
Examen

Se dispone de una disolución de un ácido débil monoprótico, HA, de concentración 0,5 molL10,5 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}, cuyo grado de ionización es del 12%12 \% .

a) Calcule el pH de la disolución y el valor de la constante de acidez.b1) Calcule el pH de la disolución resultante al añadir 80 mL80 \text{ mL} de agua a 20 mL20 \text{ mL} de la disolución anterior. Considere que los volúmenes son aditivos.b2) Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: i) Si diluimos una disolución de un ácido fuerte, como el ácido clorhídrico, el grado de ionización se mantiene constante. ii) Si mezclamos 20 mL20 \text{ mL} de una disolución del ácido HA, de concentración 0,5 molL10,5 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}, con 20 mL20 \text{ mL} de una disolución de NaOH\ce{NaOH} de concentración 0,5 molL10,5 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}, la disolución resultante es ácida.
Ácido débilGrado de ionización
Cálculo de pH y neutralización
Problema
2024 · Ordinaria · Titular
P3
Examen

El ácido benzoico (CX7HX6OX2\ce{C7H6O2}) es un ácido monoprótico (HA, Ka=6,25105K_a = 6,25 \cdot 10^{-5}), empleado como aditivo alimentario. Se preparan 200 mL de una disolución acuosa que contiene 490 mg del ácido.

a) Calcule el pH de la disolución.b) Calcule el volumen de disolución de NaOH\ce{NaOH} 0,05 M que hay que añadir a la disolución anterior para neutralizar completamente el ácido.c) Deduzca, de manera cualitativa, si en el momento de la neutralización exacta, el pH de la mezcla es mayor o menor de 7,0.

Datos: masas atómicas relativas: H=1,0;C=12,0;O=16,0\text{H} = 1,0; \text{C} = 12,0; \text{O} = 16,0.

T6: Equilibrios acido-baseNeutralización
Sales y neutralización
Cuestión
2024 · Extraordinaria · Titular
C3
Examen
Cuestión 3.

Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) La mezcla de 80 mL de HCl(aq)\ce{HCl(aq)} 0,1 M con 20 mL de Ca(OH)X2(aq)\ce{Ca(OH)2(aq)} 0,2 M, da lugar a una disolución neutra.b) El pH de una disolución acuosa de (NHX4)X2SOX4\ce{(NH4)2SO4} es 7.c) El pH de una disolución de NHX3\ce{NH3} 0,5 M es el mismo que el de una disolución de NaOH\ce{NaOH} 0,5 M.d) La mezcla de 50 mL de CHX3COOH(aq)\ce{CH3COOH(aq)} 0,1 M con 50 mL de KOH(aq)\ce{KOH(aq)} 0,1 M, da lugar a una disolución neutra.

Datos: Ka(CHX3COOH)=1,8105K_a(\ce{CH3COOH}) = 1,8 \cdot 10^{-5}; Kb(NHX3)=1,8105K_b(\ce{NH3}) = 1,8 \cdot 10^{-5}. Kw=1014K_w = 10^{-14}.

Ácido-baseNeutralización
Ácido débil y dilución
Problema
2024 · Extraordinaria · Titular
P3
Examen
Problema 3.

Se dispone en el laboratorio de una disolución de ácido acético, Ka=1,78105K_a = 1,78 \cdot 10^{-5}, de concentración desconocida. El pH de la disolución es 3,11.

a) Calcule la concentración, en molL1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}, de la disolución de ácido acético.b) Si 20 mL de la disolución de ácido acético se diluyen con agua hasta alcanzar un volumen de 100 mL, ¿cuál será el pH de la disolución resultante?
Ácido-basepH
Neutralización e Hidrólisis
Cuestión
2023 · Ordinaria · Titular
C4
Examen
Cuestión 4. Reacciones ácido-base.

Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La mezcla de 100 mL100 \text{ mL} de una disolución 0,5 M0,5 \text{ M} de Ba(OH)X2\ce{Ba(OH)2} con 150 mL150 \text{ mL} de una disolución 0,75 M0,75 \text{ M} de HCl\ce{HCl} tiene pH básico. b) La mezcla de 40 mL40 \text{ mL} de HCl\ce{HCl} 2 M2 \text{ M} con 30 mL30 \text{ mL} de una disolución 2 M2 \text{ M} de NHX3\ce{NH3} resulta en una disolución básica. c) Al añadir NHX4Cl\ce{NH4Cl} sólido a una disolución 0,5 M0,5 \text{ M} de NHX3\ce{NH3}, el pH disminuye. d) Una disolución 1 M1 \text{ M} de NHX4Cl\ce{NH4Cl} tiene un pH ácido. Datos: Kb(NHX3)=1,8105;Kw=1014K_b(\ce{NH3})= 1,8 \cdot 10^{-5}; K_w = 10^{-14}.

pHIndicadoresSales
Ácidos débiles
Problema
2023 · Ordinaria · Titular
P3
Examen
Problema 3. Reacciones ácido-base.

El ácido benzoico, CX7HX6OX2\ce{C7H6O2}, es un ácido monoprótico que se utiliza como conservante y se identifica con el código europeo E-210. En una industria alimentaria, se prepara una disolución de ácido benzoico de concentración 0,01 molL10,01 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}.

a) En la disolución acuosa preparada, el ácido benzoico se encuentra ionizado en un 7,6%7,6 \%. Calcule la constante de acidez, KaK_a, y el pH de la disolución.b) Para conservar aceitunas, la legislación fija un máximo de 0,5 g0,5 \text{ g} de ácido benzoico por kg de aceitunas. Calcule el volumen de la disolución de ácido benzoico 0,01 M0,01 \text{ M} preparada que hay que introducir en un bote que contiene 2 kg2 \text{ kg} de aceitunas para ajustarse a este máximo legal.

Datos: Masas atómicas relativas: H=1,0;C=12,0;O=16,0H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.

pHGrado de ionización
Ácido débil
Problema
2023 · Extraordinaria · Titular
P3
Examen
Problema 3. Reacciones ácido-base.

El ácido glicólico es un ácido monoprótico, HA, que se utiliza por los dermatólogos para desvanecer arrugas y disminuir el acné debido a su carácter irritante. El efecto que produce en la piel depende de la concentración utilizada; de hecho, sólo los dermatólogos pueden utilizar disoluciones con pH por debajo de 3.

a) Si la constante de acidez, KaK_a, del ácido glicólico es de 1,481041,48 \cdot 10^{-4}, calcule la concentración de ácido que tendrá que utilizar un dermatólogo para que el pH de la disolución que va a utilizar en un tratamiento sea de 2.b) Si el dermatólogo toma 20 mL de la disolución anterior y añade agua hasta un volumen total de 70 mL, ¿qué pH tendrá ahora la nueva disolución de ácido glicólico?
Ácido-basepH
Fortaleza de ácidos y pH
Cuestión
2022 · Ordinaria · Titular
C4
Examen
Cuestión 4. Química ácido-base.
a) Se dispone de tres disoluciones: una de HIOX3\ce{HIO3}, otra de HClO\ce{HClO} y una tercera de HNOX2\ce{HNO2}, las tres a la misma concentración molar inicial del ácido. Razone cuál de estas disoluciones tendrá un mayor valor del pH.b) Ordene justificadamente, de menor a mayor basicidad, las bases conjugadas de los tres ácidos anteriores.c) Razone si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: “El pH de una disolución de HNOX20,1 M\ce{HNO2} 0,1 \text{ M} es igual al de una disolución de HCl\ce{HCl} de igual concentración”.d) Razone si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: “Si a 20,0 mL20,0 \text{ mL} de una disolución de HClO0,2 M\ce{HClO } 0,2 \text{ M} se les añaden 40,0 mL40,0 \text{ mL} de una disolución de NaOH0,1 M\ce{NaOH } 0,1 \text{ M}, la mezcla final tendrá un pH neutro”.

Datos: Ka(HIOX3)=1,7101;Ka(HNOX2)=4,5104;Ka(HClO)=3108;Kw=1014K_a(\ce{HIO3}) = 1,7 \cdot 10^{-1}; K_a(\ce{HNO2}) = 4,5 \cdot 10^{-4}; K_a(\ce{HClO}) = 3 \cdot 10^{-8}; K_w = 10^{-14}.

KaBronsted-Lowry
Diluciones y mezclas ácido-base
Problema
2022 · Ordinaria · Titular
P3
Examen
Problema 3. Reacciones ácido-base. Cálculos estequiométricos.

Se dispone de una disolución A de ácido clorhídrico comercial de densidad 1,19 kgL11,19 \text{ kg} \cdot \text{L}^{-1} y riqueza 38%38\% en masa. Para preparar una segunda disolución B, se toman 10,0 mL10,0 \text{ mL} de la disolución A, diluyéndose con agua destilada hasta un volumen final de 15,0 litros15,0 \text{ litros}.

a) Calcule la concentración (en molL1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}) del ácido clorhídrico comercial (disolución A).b) Calcule la concentración (en molL1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}) de la disolución B y su pH.c) A 50,0 mL50,0 \text{ mL} de la disolución B, se añaden 25,0 mL25,0 \text{ mL} de una disolución 0,01 molL10,01 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} de Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2}. Calcule el pH de la disolución final. Considere que los volúmenes son aditivos.

Datos: Masses atòmiques relatives: H=1,0;Cl=35,5H = 1,0; Cl = 35,5. Kw=1014K_w = 10^{-14}.

pHNeutralización
Propiedades de disoluciones y mezclas
Cuestión
2022 · Extraordinaria · Titular
C4
Examen
Cuestión 4. Química ácido-base.

Se dispone en el laboratorio de cuatro disoluciones: A (HCl\ce{HCl} 0.1 M0.1 \text{ M}), B (NaOH\ce{NaOH} 0.1 M0.1 \text{ M}), C (HF\ce{HF} 0.1 M0.1 \text{ M}) y D (NHX3\ce{NH3} 0.1 M0.1 \text{ M}). Discuta razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El pH de la disolución A es mayor que el de la disolución C.b) Al mezclar 50 mL50 \text{ mL} de la disolución A con 25 mL25 \text{ mL} de la disolución B se obtiene una disolución básica.c) El pH de la disolución B es mayor que el de la disolución D.d) Al mezclar 50 mL50 \text{ mL} de la disolución A con 50 mL50 \text{ mL} de la disolución D se obtiene una disolución neutra.

Datos: Ka(HF)=6.6104K_a(\ce{HF}) = 6.6 \cdot 10^{-4}; Kb(NHX3)=1.8105K_b(\ce{NH3}) = 1.8 \cdot 10^{-5}; Kw=1014K_w = 10^{-14}.

Ácido-baseMezclas
Identificación de ácidos y cálculo de concentración
Problema
2022 · Extraordinaria · Titular
P3
Examen
Problema 3. Química ácido-base.

En un laboratorio se dispone de los siguientes ácidos monopróticos: ácido cloroetanoico Ka=1.51103K_a = 1.51 \cdot 10^{-3}, ácido láctico Ka=1.48104K_a = 1.48 \cdot 10^{-4}, ácido propanoico Ka=1.32105K_a = 1.32 \cdot 10^{-5}, ácido etanoico Ka=1.78105K_a = 1.78 \cdot 10^{-5}.

a) Se mide el pH de una disolución 0.1 M0.1 \text{ M} de uno de los ácidos, obteniéndose un valor de 2.422.42. Teniendo en cuenta los datos suministrados, identifique de qué ácido se trata.b) Una disolución del ácido más débil de los que figuran en la lista anterior tiene un pH 3.523.52. ¿Cuál es su concentración molar?
Ácido-basepH